Uchambuzi wa mahusiano ya shughuli za muundo (SAR) ni matumizi ya taarifa kuhusu muundo wa molekuli ya kemikali ili kutabiri sifa muhimu zinazohusiana na kuendelea, usambazaji, uchukuaji na unyonyaji na sumu. SAR ni mbinu mbadala ya kutambua kemikali hatari zinazoweza kutokea, ambayo inashikilia ahadi ya kusaidia viwanda na serikali katika kuweka vipaumbele kwa vitu kwa ajili ya kutathminiwa zaidi au kwa ajili ya kufanya maamuzi ya mapema kwa kemikali mpya. Toxicology ni kazi inayozidi kuwa ghali na inayohitaji rasilimali nyingi. Kuongezeka kwa wasiwasi juu ya uwezekano wa kemikali kusababisha athari mbaya katika idadi ya watu walio wazi kumesababisha mashirika ya udhibiti na afya kupanua anuwai na unyeti wa majaribio ili kugundua hatari za kitoksini. Wakati huo huo, mizigo halisi na inayotambulika ya udhibiti juu ya tasnia imezua wasiwasi juu ya ufanisi wa mbinu za kupima sumu na uchambuzi wa data. Kwa sasa, uamuzi wa kansa ya kemikali inategemea upimaji wa maisha ya angalau spishi mbili, jinsia zote, kwa kipimo kadhaa, na uchambuzi wa uangalifu wa histopatholojia wa viungo vingi, na pia kugundua mabadiliko ya preneoplastic katika seli na viungo vinavyolengwa. Nchini Marekani, uchunguzi wa kibayolojia wa saratani unakadiriwa kugharimu zaidi ya dola milioni 3 (dola za 1995).

Hata kwa rasilimali za kifedha zisizo na kikomo, mzigo wa kupima takriban kemikali 70,000 zilizopo zinazozalishwa duniani leo ungezidi rasilimali zilizopo za wataalam wa sumu waliofunzwa. Karne nyingi zingehitajika kukamilisha hata tathmini ya daraja la kwanza la kemikali hizi (NRC 1984). Katika nchi nyingi wasiwasi wa kimaadili juu ya matumizi ya wanyama katika kupima sumu umeongezeka, na kuleta shinikizo la ziada juu ya matumizi ya mbinu za kawaida za kupima sumu. SAR imetumika sana katika tasnia ya dawa kutambua molekuli zenye uwezo wa kutumika katika matibabu (Hansch na Zhang 1993). Katika sera ya afya ya mazingira na kazini, SAR hutumiwa kutabiri mtawanyiko wa misombo katika mazingira ya kemikali-kemikali na kukagua kemikali mpya kwa tathmini zaidi ya uwezekano wa sumu. Chini ya Sheria ya Udhibiti wa Madawa ya Sumu ya Marekani (TSCA), EPA imetumia tangu 1979 mbinu ya SAR kama "skrini ya kwanza" ya kemikali mpya katika mchakato wa taarifa ya bidhaa zilizotengenezwa kabla (PMN); Australia inatumia mbinu sawa kama sehemu ya utaratibu wake mpya wa taarifa kuhusu kemikali (NICNAS). Nchini Marekani uchanganuzi wa SAR ni msingi muhimu wa kubainisha kuwa kuna msingi wa kuridhisha wa kuhitimisha kwamba utengenezaji, usindikaji, usambazaji, matumizi au utupaji wa dutu hii utaleta hatari isiyo na sababu ya kuumiza afya ya binadamu au mazingira, kama inavyotakiwa na Sehemu. 5(f) ya TSCA. Kwa msingi wa matokeo haya, EPA inaweza kuhitaji majaribio halisi ya dutu hii chini ya Sehemu ya 6 ya TSCA.

Sababu za SAR

Mantiki ya kisayansi ya SAR inategemea dhana kwamba muundo wa molekuli ya kemikali utatabiri vipengele muhimu vya tabia yake katika mifumo ya kimwili-kemikali na kibaolojia (Hansch na Leo 1979).

Mchakato wa SAR

Mchakato wa mapitio ya SAR unajumuisha utambuzi wa muundo wa kemikali, ikiwa ni pamoja na uundaji wa majaribio pamoja na kiwanja safi; utambulisho wa vitu vinavyofanana vya kimuundo; kutafuta hifadhidata na fasihi kwa habari juu ya analogi za muundo; na uchambuzi wa sumu na data nyingine juu ya analogi za miundo. Katika baadhi ya matukio nadra, maelezo juu ya muundo wa kiwanja pekee yanaweza kutosha kusaidia uchanganuzi fulani wa SAR, kulingana na njia zinazoeleweka za sumu. Hifadhidata kadhaa kwenye SAR zimekusanywa, pamoja na njia za kompyuta za utabiri wa muundo wa molekuli.

Kwa habari hii, miisho ifuatayo inaweza kukadiriwa na SAR:

• vigezo vya kemikali-mwili: mahali mchemko, shinikizo la mvuke, umumunyifu wa maji, oktanoli/kizigeu mgawo cha maji
• vigezo vya hatima ya kibayolojia/mazingira: uharibifu wa viumbe, unyunyizaji wa udongo, uharibifu wa picha, pharmacokinetics
• vigezo vya sumu: sumu ya viumbe vya majini, kunyonya, sumu kali ya mamalia (mtihani wa kikomo au LD.₅₀), kuwasha kwa ngozi, mapafu na macho, uhamasishaji, sumu ya subchronic, mutagenicity.

Ikumbukwe kwamba mbinu za SAR hazipo kwa miisho muhimu ya kiafya kama vile kasinojeni, sumu ya ukuaji, sumu ya uzazi, sumu ya neva, sumu ya kinga au athari zingine zinazolengwa za viungo. Hii inatokana na mambo matatu: ukosefu wa hifadhidata kubwa ya kufanyia majaribio dhahania za SAR, ukosefu wa ujuzi wa viambishi vya kimuundo vya hatua ya sumu, na wingi wa seli lengwa na mifumo inayohusika katika ncha hizi (ona "Marekani. mbinu ya tathmini ya hatari ya sumu ya uzazi na mawakala wa neurotoxic"). Baadhi ya majaribio machache ya kutumia SAR kwa ajili ya kutabiri pharmacokinetics kwa kutumia taarifa kuhusu mgawo wa kizigeu na umumunyifu (Johanson na Naslund 1988). SAR ya kiasi kikubwa zaidi imefanywa kutabiri kimetaboliki tegemezi ya P450 ya anuwai ya misombo na kufungana kwa molekuli kama dioxin- na PCB kwa kipokezi cha "dioxin" cha cytosolic (Hansch na Zhang 1993).

SAR imeonyeshwa kuwa na utabiri tofauti kwa baadhi ya vidokezo vilivyoorodheshwa hapo juu, kama inavyoonyeshwa katika jedwali la 1. Jedwali hili linatoa data kutoka kwa ulinganisho mbili wa shughuli iliyotabiriwa na matokeo halisi yaliyopatikana kwa kipimo cha majaribio au majaribio ya sumu. SAR kama ilivyoendeshwa na wataalamu wa EPA ya Marekani ilifanya vibaya zaidi kwa kutabiri sifa za kemikali-mwili kuliko kutabiri shughuli za kibayolojia, ikiwa ni pamoja na uharibifu wa viumbe. Kwa sehemu za mwisho za sumu, SAR ilifanya vyema zaidi kwa kutabiri utajeni. Ashby na Tennant (1991) katika utafiti uliopanuliwa zaidi pia walipata utabiri mzuri wa sumu ya jeni ya muda mfupi katika uchanganuzi wao wa kemikali za NTP. Matokeo haya si ya kushangaza, kwa kuzingatia uelewa wa sasa wa mifumo ya molekuli ya sumu ya jeni (ona "Toxiology ya Jenetiki") na jukumu la electrophilicity katika kuunganisha DNA. Kinyume chake, SAR ilielekea kutotabiri sumu ya kimfumo na isiyo ya muda mrefu kwa mamalia na kutabiri kupita kiasi sumu kali kwa viumbe vya majini.

Jedwali 1. Ulinganisho wa SAR na data ya mtihani: Uchambuzi wa OECD/NTP

Chanzo: Data kutoka OECD, mawasiliano ya kibinafsi C. Auer ,US EPA. Ni zile tu za mwisho ambazo utabiri linganifu wa SAR na data halisi ya jaribio zilipatikana ndizo zilizotumiwa katika uchanganuzi huu. Data ya NTP inatoka kwa Ashby na Tennant 1991.

¹ Ya wasiwasi ilikuwa kushindwa kwa SAR kutabiri sumu kali katika 12% ya kemikali zilizojaribiwa.

² Data ya OECD, kulingana na makubaliano ya majaribio ya Ames na SAR

³ Data ya NTP, kulingana na majaribio ya jenetoksi ikilinganishwa na utabiri wa SAR kwa aina kadhaa za "kemikali za kutahadharisha kimuundo".

⁴ Concordance inatofautiana na darasa; upatanisho wa juu zaidi ulikuwa na viambato vya amino/nitro vyenye kunukia; chini kabisa na miundo "mibile".

Kwa sehemu zingine zenye sumu, kama ilivyobainishwa hapo juu, SAR ina matumizi machache yanayoweza kuonyeshwa. Utabiri wa sumu ya mamalia ni ngumu na ukosefu wa SAR kwa toxicokinetics ya molekuli tata. Walakini, majaribio kadhaa yamefanywa kupendekeza kanuni za SAR kwa ncha changamano za sumu ya mamalia (kwa mfano, tazama Bernstein (1984) kwa uchanganuzi wa SAR wa sumu zinazoweza kutokea za uzazi wa kiume). Katika hali nyingi, hifadhidata ni ndogo sana kuruhusu majaribio makali ya utabiri unaotegemea muundo.

Katika hatua hii inaweza kuhitimishwa kuwa SAR inaweza kuwa muhimu hasa kwa kutanguliza uwekezaji wa rasilimali za kupima sumu au kuibua wasiwasi wa mapema kuhusu hatari inayoweza kutokea. Ni katika hali ya utajeni tu ndipo kuna uwezekano kwamba uchanganuzi wa SAR peke yake unaweza kutumika kwa kutegemewa kufahamisha maamuzi mengine. Bila mwisho, kuna uwezekano kwamba SAR inaweza kutoa aina ya habari ya kiasi inayohitajika kwa madhumuni ya tathmini ya hatari kama ilivyojadiliwa mahali pengine katika sura hii na. Encyclopaedia.

Back