In Siliko toksikoloji yöntemleri ve uygulamaları üzerine araştırmalar
In Silico research on toxicology methods and applications
Yazar: GÖKHAN EGEMEN KARACA
Danışman: PROF. DR. SUNA SABUNCUOĞLU
Hacettepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Eczacılık Ana Bilim Dalı / Farmasötik Toksikoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology

Özet:
İn siliko toksikoloji, bilgisayar ve matematiksel modeller kullanarak kimyasalların toksik etkilerini değerlendiren bir alandır. Toksikoloji çalışmalarında zaman, maliyet ve hayvan kullanımını azaltarak çevresel ve insan sağlığına daha uygun bir yaklaşım sunamaktadır. Bu yöntemlerin kullanımı, son yıllarda hızla yaygınlaşmaktadır. İn siliko toksikoloji, birçok farklı yöntem ve yazılımlar kullanarak gerçekleştirilir. Bu yöntemler arasında başlıca QSAR (nicel yapı-aktivite ilişkisi) modellemesi, akıllı sistemler, sanal tarama, protein-ligand etkileşimi analizi ve yüksek verimli tarama (HTS) bulunmaktadır. Bu yöntemlerin her biri, toksikolojik verilerin tahmininde farklı bir yaklaşım sağlamaktadır. QSAR modellemesi, bir kimyasalın yapısını analiz ederek, toksisitesinin tahmin edilmesine çalışır. Akıllı sistemler, yapay zeka teknikleri kullanarak toksikolojik verileri analiz ederek bir kimyasalın olası etkilerini tahmin edebilir. Benzer şekilde sanal tarama, bir kimyasalın etkileşime girdiği proteinlerin yapısını analiz ederek, toksik etkilerini tahmin etmeye çalışır. Protein-ligand etkileşimi analizi de, bir kimyasalın bir proteinle etkileşimini inceleyerek, bu yönde toksik etkilerinin kesitirilmesine katkı sunmaktadır. İn siliko toksikoloji yazılımları arasında DEREK, Toxtree, T.E.S.T, OECD QSAR Toolbox ve Leadscope gibi birçok yazılım bulunur. Bu yazılımlar, farklı toksikolojik endikasyonlar için tasarlanmıştır ve genellikle açık kaynaklıdır. Sonuç olarak, in siliko toksikoloji, toksikoloji alanındaki geleneksel yaklaşımların yerini almaya başlayan laternatif bir araştırma yaklaşımıdır. Bu yöntemler, toksikolojik verilerin değerlendirilmesinde hızlı, düşük maliyetli ve daha etkili bir yöntem sunmaktadır. Bu tez çalışmasında son yıllarda hızla gelişen in siliko toksikolojik yöntemler ve yazılımlarının karşılaştırılması, genel kullanımları, avantaj ve dezavantajları özetlenecek, literatür verilerinden hareketle belirlenmiş iki farklı maddenin in siliko yöntemlerden QSAR yöntemiyle ve bir yazılım dili olan Python, QSAR Toolbox ve ToxTree yazılımları ile ters etki gözlenmeyen düzey (NOAEL) değerleri hesaplanarak geleneksel toksikolojik yöntemlerle karşılaştırılarak doğruluğu değerlendirilecektir.

Abstract:
In silico toxicology is a field that evaluates the toxic effects of chemicals using computers and mathematical models. Time and cost in toxicology studies and a more environmentally and human health-friendly approach by reducing the use of animals to provide a better understanding of the world's population. The implementation of these methods has been expanding rapidly in recent years. In silico toxicology is performed using many different methods and software. These  methods mainly include QSAR (quantitative structure-activity relationship) modeling, smart systems, virtual screening, protein-ligand interaction analysis and high-throughput screening (HTS). Furthermore, each of these methods provides a different approach to the prediction of toxicological data. QSAR modeling attempts to predict the toxicity of a chemical by analyzing its structure. Intelligent systems can predict the possible effects of a chemical by analyzing toxicological data using artificial intelligence techniques. Similarly, virtual screening attempts to predict the toxic effects of a chemical by analyzing the structure of proteins with which it interacts. Protein-ligand interaction analysis also contributes to the prediction of toxic effects of a chemical by examining its interaction with a protein.In silico toxicology software includes DEREK, Toxtree, T.E.S.T, OECD QSAR Toolbox and Leadscope. These software are designed for different toxicological indications and are generally open source. In conclusion, in silico toxicology is a laternative research approach that is beginning to replace traditional approaches in the field of toxicology. These methods offer a fast, low-cost and more efficient method for the evaluation of toxicological data. In this thesis, the comparison, general uses, advantages and disadvantages of in silico toxicological methods and software, which have developed rapidly in recent years, would be summarized, no adverse effect observed level (NOAEL) values of two different substances determined based on the literature data would be calculated by QSAR method and a software language Python, QSAR Toolbox and ToxTree software and their accuracy would be evaluated by comparing with traditional toxicological methods.