Tox21 project · plain-language summaryProjeto Tox21 · resumo em linguagem simples

Can a computer spot a toxic chemical from its structure?Um computador consegue identificar um químico tóxico pela sua estrutura?

US agencies tested about 7,800 chemicals (pesticides, drugs, industrial and household compounds) in 12 lab tests for signs of toxicity. We trained models to predict those results from each molecule's structure alone, then checked how well they do on chemicals they have never seen.Agências dos EUA testaram cerca de 7 800 químicos (pesticidas, medicamentos, compostos industriais e domésticos) em 12 testes de laboratório para sinais de toxicidade. Treinámos modelos para prever esses resultados só a partir da estrutura de cada molécula e verificámos como se saem com químicos que nunca viram.

Chemicals with a toxic signalQuímicos com sinal tóxico 37%

were flagged by at least one of the 12 lab tests.foram assinalados em pelo menos um dos 12 testes.

Ranking new chemicalsOrdenar químicos novos 79 in 100em 100

times the model ranks a toxic molecule above a harmless one (chance is 50).vezes o modelo põe uma molécula tóxica acima de uma inofensiva (ao acaso seria 50).

Screening boostGanho no rastreio 4×

more toxic chemicals found by testing the model's top picks first.mais químicos tóxicos encontrados ao testar primeiro as escolhas do modelo.

Familiarity mattersA familiaridade conta 86 vs 72

in 100 for familiar vs unfamiliar chemistry. Every prediction needs a reliability check.em 100 para química familiar vs desconhecida. Cada previsão precisa de um aviso de fiabilidade.

The 12 lab testsOs 12 testes de laboratório

share of tested chemicals that came out activepercentagem de químicos testados que deram positivo

Hormone disruption (nuclear receptors)Disrupção hormonal (recetores nucleares)

Cell stress and damageStress e danos nas células

Toxic results are rare: between 3% and 16% per test. A model that always answered "safe" would be right most of the time and useless, so we judge models by how well they rank toxic chemicals above harmless ones.Os resultados tóxicos são raros: entre 3% e 16% por teste. Um modelo que respondesse sempre "seguro" acertaria quase sempre e seria inútil, por isso avaliamos os modelos pela forma como põem os químicos tóxicos acima dos inofensivos.

Structure leaves cluesA estrutura deixa pistas

More aromatic rings, more "dioxin-like" activityMais anéis aromáticos, mais atividade "tipo dioxina"

The AhR receptor responds to dioxins and to the flat, ring-rich molecules found in smoke. Activity climbs from 1% to a third of molecules as aromatic rings are added.O recetor AhR reage às dioxinas e às moléculas planas e ricas em anéis presentes no fumo. A atividade sobe de 1% para um terço das moléculas à medida que se juntam anéis aromáticos.

Fat-soluble chemicals damage mitochondriaQuímicos solúveis em gordura danificam as mitocôndrias

Mitochondria are the cell's power plants. Chemicals that dissolve in fat (high logP) build up in their membranes: damage rises from 2% to 40%.As mitocôndrias são as centrais de energia da célula. Químicos que se dissolvem em gordura (logP alto) acumulam-se nas suas membranas: os danos sobem de 2% para 40%.

The fragments the model points to are known culpritsOs fragmentos que o modelo aponta são suspeitos conhecidos

Mitochondrial damageDanos nas mitocôndrias

Example molecules with the fragments most linked to mitochondrial damage highlighted: pentachlorophenol, bulky nitrophenols and a flavonoid phenol.

Top of the list: pentachlorophenol (an old wood preservative) and bulky nitrophenols. Both are textbook "uncouplers" that short-circuit how mitochondria make energy.No topo da lista: o pentaclorofenol (um antigo conservante de madeira) e nitrofenóis volumosos. Ambos são "desacopladores" clássicos, que curto-circuitam a produção de energia nas mitocôndrias.

Dioxin-like activity (AhR)Atividade tipo dioxina (AhR)

Example molecules with the fragments most linked to AhR activity highlighted: fused and linked aromatic ring systems.

Fused and linked aromatic ring systems (quinolines, naphthalenes, benzothiazoles), the flat shapes this receptor is known to bind.Sistemas de anéis aromáticos fundidos ou ligados (quinolinas, naftalenos, benzotiazóis), as formas planas a que este recetor se liga.

Highlighted atoms mark the fragment. Labels show how many times more likely a molecule with that fragment is to be active.Os átomos realçados marcam o fragmento. As legendas indicam quantas vezes é mais provável que uma molécula com esse fragmento dê positivo.

How good are the predictions?Quão boas são as previsões?

score = times in 100 a toxic molecule is ranked above a harmless one · 50 is a coin tosspontuação = vezes em 100 que uma molécula tóxica fica acima de uma inofensiva · 50 é atirar uma moeda ao ar

Testing on truly new chemistry gives the honest scoreTestar com química realmente nova dá a pontuação honesta

If test molecules are picked at random, many have close relatives the model already saw, and it looks better than it is. When every test molecule has a ring system the model has never seen, as in real drug discovery, the score is 79.Se as moléculas de teste forem escolhidas ao acaso, muitas têm parentes próximos que o modelo já viu, e ele parece melhor do que é. Quando todas as moléculas de teste têm sistemas de anéis que o modelo nunca viu, como na descoberta de medicamentos, a pontuação é 79.

Predictions are more reliable for familiar chemistryAs previsões são mais fiáveis para química familiar

Test molecules split into three equal groups by how closely they resemble the training chemicals. That is why the app shows a reliability warning next to every prediction.Moléculas de teste divididas em três grupos iguais conforme a semelhança com os químicos de treino. É por isso que a aplicação mostra um aviso de fiabilidade junto de cada previsão.

Some tests are easier to predict than othersAlguns testes são mais fáceis de prever do que outros

Best for mitochondrial damage and dioxin-like activity, which follow clear structural rules. Weakest where activity depends on finer details of how a molecule fits its target.Melhor nos danos mitocondriais e na atividade tipo dioxina, que seguem regras estruturais claras. Mais fraco quando a atividade depende de detalhes finos de como a molécula encaixa no alvo.

In practice: test the riskiest firstNa prática: testar primeiro os mais arriscados

10 new chemicals picked at random10 químicos novos escolhidos ao acaso
The model's 10 riskiest picksAs 10 escolhas mais arriscadas do modelo
toxictóxicoharmless in that testinofensivo nesse teste

Averaged over the 12 tests: a random batch holds about 1 toxic chemical in 10, the model's top picks hold 3 to 4. Testing only the top 10% finds about 4 in 10 of all the toxic chemicals.Em média nos 12 testes: um lote ao acaso tem cerca de 1 químico tóxico em 10, e as escolhas do modelo têm 3 a 4. Testar só os 10% do topo encontra cerca de 4 em cada 10 de todos os químicos tóxicos.