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内容大纲
本书全面介绍了计算毒理学领域的代表性方法，重点强调监管科学研究，包括概述理论、方法、应用以及实例。本书旨在加深读者对基于计算机毒性预测的理解，帮助读者了解毒理学中的前沿计算策略。全书共分19章，主要介绍计算毒理学方法的背景知识和任务挑战，分别描述了机器学习、人工智能、定量构效关系（QSAR）、生物信息学、基因组学、蛋白质组学及分子动力学等技术在毒理学中的应用，涵盖药物、食品及环境领域安全和风险评估等方面的内容。
本书适合计算机、毒理学、医学、食品、卫生、农业、环境及监管领域的研究生及研究人员阅读参考。 -
作者介绍
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目录
第1章 计算毒理学促进监管科学发展
1.1 计算毒理学
1.2 计算毒理学领域
1.3 计算毒理学的必要性
1.4 计算毒理学方法
1.5 计算毒理学在监管科学中的潜在应用
1.6 结论
参考文献
第1部分 计算毒理学方法
第2章 计算毒理学背景、任务、建模方法和挑战
2.1 计算毒理学背景
2.2 计算毒理学任务
2.2.1 促进健全的化学品管理
2.2.2 塑造数字化的预测毒理学
2.3 计算毒理学建模方法
2.3.1 环境多介质“命运”模型
2.3.2 基于生理的毒物代谢动力学模型
2.3.3 系统毒理学模型
2.3.4 分子模型
2.3.5 QSAR模型
2.4 计算毒理学挑战
2.4.1 计算模型参数的冗余
2.4.2 复杂的生命系统
2.4.3 混合物相互关联的化学品
2.5 结论与展望
参考文献
第3章 简单毒性终点建模：警示、(Q)SAR和其他
3.1 引言
3.2 成功模型的经验教训
3.3 阴性预测
3.4 定量预测和证据权重法
3.5 授权专家审查
3.6 复杂终点建模
3.7 结论与展望
参考文献
第4章 毒理基因组学建模与预测的矩阵和张量因子分解方法
4.1 引言
4.2 机器学习方法
4.2.1 矩阵分解
4.2.2 潜在狄利克雷分配
4.2.3 群因子分析
4.2.4 张量分解
4.2.5 多张量分解
4.3 案例研究
4.3.1 毒理基因组学数据集
4.3.2 群因子分析在多视图毒理基因组学中的应用
4.3.3 基于多张量分解的结构毒理基因组学
4.3.4 预测性毒理基因组学空间（PTGS）
4.4 讨论
4.5 结论与展望
参考文献
第5章 心脏肿瘤学：基于网络的癌症治疗诱导的心脏毒性预测
5.1 引言
5.2 方法和材料
5.2.1 计算机
5.2.2 药物-靶标相互作用网络的重建
5.2.3 人类蛋白质-蛋白质相互作用组的重建
5.2.4 疾病-关联基因/蛋白质的收集
5.2.5 网络邻近度
5.2.6 网络可视化与统计分析
5.3 结果/案例研究
5.4 结论与展望
参考文献
第6章 作用机制指导、基于分子建模的毒性预测：一种用于计算机辅助预测毒理学的新方法
6.1 引言
6.1.1 替代测试方法发展的最新进展
6.1.2 基于机制的毒性预测：MIE和“关键靶标”概念
6.1.3 目前体外和计算机方法的局限性
6.1.4 用于虚拟化学筛选的分子对接：一种绿色毒理学方法
6.2 方法学
6.2.1 方法概述
6.2.2 方法实现
6.3 结果
6.3.1 ChemMoA中的参考化学品库
6.3.2 生物大分子靶标的结构模型
6.3.3 dyPLID生成的分子对接和MD模拟
6.3.4 体外毒性预测模型库
6.3.5 ChemMoA/TsTKb的门户网站
6.4 讨论
6.5 结论与展望
参考文献
第7章 QSAR毒性预测模型特征降维方法综述
7.1 引言
7.2 特征选择
7.2.1 过滤法
7.2.2 包装法
7.2.3 嵌入法
7.2.4 混合和集成特征选择
7.3 特征提取
7.3.1 主成分分析
7.3.2 自编码器
7.3.3 线性判别分析
7.4 其他
7.4.1 特征稳定性
7.4.2 验证特征选择
7.5 结论
参考文献
第8章 国家毒理学计划毒理基因组学应用综述：DrugMatrix数据库和ToxFX系统
8.1 引言及历史
8.2 DrugMatrix数据
8.3 DrugMatrix数据库
8.4 DrugMatrix图形用户界面（GUI）
8.5 ToxFX系统
8.6 使用DrugMatrix和ToxFX分析DE-71基因表达数据示例
8.7 访问DrugMatrix数据库
8.8 部署本地使用的DrugMatrix和ToxFX应用程序
8.9 DrugMatrix数据重复使用
8.10 结论与展望
参考文献
第9章 检测毒物基因组学检测系统中可迁移性的配对排序方法
9.1 引言
9.2 毒物基因组学的关键问题
9.2.1 体内动物模型
9.2.2 体外检测系统
9.2.3 人体毒性
9.3 配对排序（PRank）方法
9.4 毒物基因组学数据和注释资源
9.4.1 开放TG-GATEs数据库
9.4.2 药物性肝损伤（DILI）注释
9.4.3 治疗种类
9.4.4 与有害结局路径（AOP）相关的基因组
9.4.5 代码可用性
9.5 案例研究
9.5.1 TGx的体外-体内外推法（IVIVE）
9.5.2 短期检测显示出取代长期检测的潜力
9.5.3 TGx检测的可迁移性取决于终点
9.5.4 TGx检测一致性分析有害结局路径（AOP）特异性
9.5.5 基于生物学数据的类推法
9.6 结论
参考文献
第10章 分子动力学模拟在计算毒理学中的应用
10.1 引言
10.2 分子动力学模拟的历史
10.3 分子动力学模拟的类型
10.3.1 全原子模拟
10.3.2 粗粒度模拟
10.3.3 经典分子动力学模拟
10.4 分子动力学模拟软件
10.4.1 GROMACS
10.4.2 AMBER
10.4.3 NAMD
10.4.4 Desmond
10.5 分子动力学模拟步骤
10.5.1 初始坐标
10.5.2 蛋白质结构的准备
10.5.3 生成拓扑文件和参数文件
10.5.4 溶剂化
10.5.5 添加离子
10.5.6 结构最小化
10.5.7 平衡动力学模拟
10.5.8 生产动力学模型
10.5.9 分析轨迹
10.6 分子动力学模拟的应用
10.6.1 化学品与人烟碱型乙酰胆碱受体α4β2的相互作用
10.6.2 α-甲胎蛋白中配体结合模式研究
10.6.3 人α7烟碱型乙酰胆碱受体与配体相互作用
10.6.4 拮抗剂结合诱导AR结构改变
10.7 展望
参考文献
第2部分 监管科学的应用
第11章 应用域：建立一个更合理的架构表达模型的应用性和预测的可信度
11.1 引言：对个体预测的可信度
11.2 决策域
11.2.1 适用性
11.2.2 可信度
11.2.3 可决定性
11.3 架构
11.4 TARDIS原则
11.5 结论
参考文献
第12章 计算方法在食品配料安全评价中的应用
12.1 引言
12.2 当前食品配料安全评价中使用的计算方法
12.2.1 定量构效关系建模
12.2.2 毒代动力学建模与仿真
12.2.3 蛋白质潜在致敏性的生物信息学分析方法
12.2.4 美国食品药品管理局的食品配料知识库化学品评估和风险评估系统
12.3 挑战和展望
12.3.1 定量构效关系建模
12.3.2 毒代动力学建模与仿真
12.3.3 过敏性评估的生物信息学方法
12.3.4 CERES知识库扩展
12.4 结论
参考文献
第13章 使用计算模型预测人体药物性肝损伤的风险
13.1 引言
13.2 上市药品的DILI风险注释
13.3 NCTR开发的预测模型
13.3.1 “二次法则”模型[11]
13.3.2 DILI打分模型[12]
13.3.3 常规QSAR[13]
13.3.4 改进后的QSAR模型
13.4 结论
参考文献
第14章 基于Tox21数据的预测建模
14.1 引言
14.2 方法与材料
14.2.1 Tox21化合物收集和数据分析
14.2.2 体内毒性模型
14.3 案例研究
14.3.1 基于Tox21数据的体内毒性预测模型
14.3.2 扩大生物空间覆盖范围改善人类毒性预测
14.3.3 Tox21数据挑战——数据建模的新方法
14.4 讨论
14.5 结论与展望
参考文献
第15章 高通量数据的出发点（POD）的计算模拟预测
15.1 引言
15.2 用来自相同组织的转录组数据推断体内POD
15.2.1 Thomas等举的一个例子[17]
15.2.2 从转录组学数据推断出发点的几个重要问题
15.3 基于体外检测的POD
15.4 用体外检测技术预测体内POD
15.5 结论
参考文献
第16章 分子建模方法应用：探讨内分泌干扰物作用机制
16.1 引言
16.2 生物大分子三维结构准备
16.3 EDC分子结构准备
16.4 EDC-生物大分子复合物结构准备
16.4.1 分子对接
16.4.2 复合物结构优化
16.5 结合机制研究
16.5.1 结合模式分析
16.5.2 非共价相互作用分析
16.5.3 结合能计算
16.6 结论与展望
参考文献
第17章 细胞色素P450酶的外源性物质代谢：源自分子模拟的见解
17.1 引言
17.1.1 外源性物质代谢在化学品风险评估中的意义
17.1.2 P450酶催化的典型外源性物质代谢的分子模拟
17.2 方法和材料
17.3 结果/案例研究
17.3.1 P450酶介导的常见反应类型及其相关机理
17.3.2 P450酶代谢外源性物质模拟的案例研究
17.4 结论与展望
参考文献
第18章 整合QSAR、交叉参照和筛选工具：以VEGAHUB平台为例
18.1 引言
18.2 方法与材料
18.2.1 VEGAHUB结构
18.2.2 VEGA中的QSAR模型
18.2.3 ToxRead软件
18.2.4 ToxWeight软件
18.2.5 ToxDelta软件
18.2.6 JANUS软件
18.3 结果
18.3.1 VEGA软件
18.3.2 用于交叉参照的其他程序
18.3.3 JANUS软件
18.4 讨论
18.5 结论与展望
参考文献
第19章 OpenTox原则及最佳实践：为毒理学研究和监管应用提供可信且可重现的计算模拟方法
19.1 引言
19.2 计算建模和工作流的可重现性原则及其在实践中的实现
19.3 示例1：QSAR模型构建与验证
19.4 示例2：集成测试策略
19.5 数据管理中的最佳实践：FAIR原则、数据完整性、互操作性与本体论
19.6 数据处理的拟议技术解决方案
19.7 定位不可重现性的源头：子任务与中间数据集
19.8 软件容器的使用
19.9 监管认可实践
19.10 利用应用于医疗应用的区块链技术包括信任和数据溯源来增强工作流程解决方案
19.11 临床前案例：异构知识集成工作流的监管认可度
19.12 社区最佳实践发展的评估方法
参考文献
中英文对照
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