یکی از مهمترین کاربردهای بیوانفورماتیک در حوزه ی پژوهشهای علوم زیستی و دارویی قابلیت پیش بینی میزان سمیت ترکیبات مختلف است. در گذشته از روشهای مرسوم تعیین سمیت شامل آزمون میزان سمیت در جونده ها و یا آزمونهای آزمایشگاهی نظیر سمیت سلولی و آزمون ایمز جهت تعیین میزان سمیت ترکیبات مختلف استفاده میکردند. اگرچه روشهای مذکور کارایی بالایی دارند و امروزه هم استفاده میشوند اما بعلت هزینه ی بالا و زمان بر بودن استفاده از آنها با محدودیت مواجه است. علاوه براین ممکن است یک ترکیب شیمیایی علیرغم اثرات مطلوب دارویی به علت اثرات سمی شدید از چرخه ی بررسیهای دارویی خارج شود.اما ابزارهای بیوانفورماتیکی با فراهم آوردن شرایط بررسی دقیق گروههای فعال و هسته ی سمی ترکیب احتمال اصلاح مولکول را نیز فراهم میکند.
از آنجا که سمیت سلولی و ژنتیکی برخی گروههای فعل شیمیایی طی بررسیهای عملی تایید شده است ابزارهای بیوانفورماتیکی موجود با فراهم کردن پایگاه داده ای از ترکیبات و گروههای شیمیایی شناخته شده حضور این گروه های شیمیایی را در ترکیبات مورد نظر بررسی نموده و بر اساس خصوصیات فیزیکو شیمیایی میزان تشابه با ترکیبات سمی موجود در پایگاه دادهای موجود میزان سمیت ترکیب مورد بررسی را در یکی از سه گروه غیرسمی، ترکیبات با سمیت متوسط و بسیار سمی قرار میدهند. جدول زیر برخی از مهمترین ابزارهای تعیین سمیت را نشان میدهد.
پیش بینی میزان سمیت سلولی و ژنتیکی مواد شیمیایی
اغلب ابزارهای بیوانفورماتیکی موجود بر اساس الگوریتم مشابهی میزان سمیت ترکیبات مختلف را مورد بررسی قرار میدهند که این الگوریتمها مجموعه ای از کنترلهای صورت گرفته در خصوص ترکیبات مختلف است. به عبارت دیگر این ابزارها بر اساس مجموعه ای از داده های قبلی و با در نظر گرفتن محدودیتهای ویژه ای سطح سمیت ترکیبات را تعیین میکنند مهمترین ملاکها و سوالهای مورد بررسی در الگوریتم های تعیین سمیت شامل:
۱٫آیا ترکیب مورد بررسی جزو متابولیتهای طبیعی بدن انسان است؟
۲٫آیا ترکیب مورد نظر حاوی گروههای افزاینده ی سمیت است؟
۳٫آیا عنصر یا عناصری غیر از کربن، اکسیژن، هیدروژن و نیتروژن در ساختار ترکیب مورد نظر موجو دارد؟
۴٫آیا در ساختار ترکیب هیدروکربنهای ساده و راست زنجیر وجود دارد؟
۵٫آیا در ترکیب مورد آزمون بنزن یا مشتقات آن وجود دارد؟
۶٫آیا حلقه های هتروسیکل در ترکیب مورد بررسی وجود دارند؟
۷٫میزان حضور گروههای شیمیایی فعالی نظیر:آسیل هالید، سولفونیک یا فسفونیک اسید، هالوآلکن، اپوکساید، آلکیل نیتریت و هیدرازین
علیرغم مزیتهای زیاد و تسریع روند غربالگری میزان سمیت ترکیبات مختلف ابزارهای توسعه یافته جهت تعیین و تشخیص سمیت سلولی و ژنتیکی محدودیتهایی نیز دارند.از جمله مهمترین محدودیتها میتوان به محدودیت کتابخانه مورد استفاده توسط این ابزارها اشاره نمود.همانطور که اشاره شد هرکدام از ابزار های موجود کتابخانهای از ترکیبات و گروههای فعال شیمیایی را در اختیار دارند که با استفاده از آنها میزان سمی بودن ترکیبات مختلف سنجیده میشود. اما به علت تعداد بالای این ترکیبات هر ابزار بیوانفورماتیکی فقط تعداد مشخصی از این ترکیبات را شامل شده لذا نیاز به بروز رسانی های مکرر دارند.محدودیت مهم دیگر این ابزارها این است که در تمامی آنها خود مولکول در نظر گرفته میشود در حالی که ممکن است خود مولکول کاملا غیر سمی باشد اما محصولات حاصل از متابولیزه شدن آن سمیت بالایی داشته باشند.
جدول۱٫برخی از ابزارهای بیوانفورماتیکی تعیین سمیت ترکیبات شیمیایی
| ابزار بیوانفورماتیکی | نوع ابزار | کاربرد |
| Tox tree | نرم افزار | تعیین سمیت سلولی و ژنتیکی |
| Toxpred | نرم افزار | تعیین سمیت سلولی |
| DEREK | نرم افزار | تعیین سمیت سلولی،محیطی و ژنتیکی |
| Toxrod | سرور | تعیین سمیت در جوندگان |
| Ochem | سرور | پیش بینی آزمون ایمز و سمیت سلولی |
نگارنده: تیم تولید محتوای زیست فایل
