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计算毒理学方法介绍

来源：花匠小妙招时间：2025-05-15 17:09

什么是计算毒理学

计算毒理学，融合毒理学、计算化学、化学/生物信息学等学科原理，通过构建数学或计算机(in silico)模型，以实现化学品的危害性与风险性的高效预测和评价, 并提升对毒性机制的认识。

计算毒理方法具备成本低、耗时短、可实现高通量分析等优势，使其在化学品、农药、医药、食品和环境的法规监管、科学研究、产品研发等领域得到了广泛的应用。常用的计算毒理方法有QSAR，read-across，TTC，分子模拟，量子化学计算，有害结局路径（AOP）等。

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计算毒理方法简介QSAR

1、QSAR

(定量)结构活性关系。物质效应与分子描述符之间的(定量)模型关系，可根据物质结构定性/定量的预测物质的理化、毒理、生态毒理和环境行为等性质。(Q)SAR最开始应用于药物和农药研发，近几年，(Q)SAR开始应用于物质毒性预测和实验结果预测。

2、Read-across

交叉参照。据一个化学物质（参考物质）的终点信息预测另外一个结构相似的化学物质（目标物质）相同终点信息的方法。是REACH注册中填补数据缺口应用最广泛的替代方法之一。

3、TTC

毒理学关注阈值。当某一化学物质的人体暴露剂量低于相应阈值时，该化学物质对人体潜在健康危害的可能性就会很低，则无需进行毒理学关注。TTC是一种建立在与化合物结构相关的毒性数据库基础之上的风险评估方法，现已被全球多个国家和地区用于食品接触材料、食品添加剂、药物杂质等的安全性风险评定。

4、分子模拟

分子模拟一般是指基于计算机对分子的性质和反应进行模拟计算的技术。分子模拟的结果可以解释实验现象、揭示微观过程机理，也可以辅助实验设计、预测分子的性质。常见的三种分子模拟方法包括量子力学（QM）方法、分子力学（MM）方法以及二者的耦合（QM/MM）方法。

5、量子化学计算

量子化学采用了量子力学的基本原理，研究原子、分子等目标体系的电子结构、能量、分子间的相互作用、化学反应等理论的学科。量子化学计算的核心是求解薛定谔 (Schrödinger)方程，从而获取体系的分子轨道能级、能量等信息。可用于判断分子间相互作用的活性位点，预测化学反应产物，设计新型药物和材料等。

6、AOP

有害结局路径（adverse outcome pathways）。其原理是假设化学物质的毒性源于外源化学分子与生物大分子的相互作用，即分子起始事件，并触发后续的细胞信号传到等一系列关键事件，最终再宏观尺度表现出有害效应。呈现了化学品毒性效应的多尺度图景。

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