計算毒理學進展--在監管科學中的方法及應用(精)/計算化學和物理學的挑戰與進展

作者：編者:(美)洪匯孝|責編:李瑾//竇臻|總主編:(波蘭)耶日·萊什琴斯基|譯者:丁俊傑//王亮亮
出版社：化學工業
ISBN：9787122498076

出版日期：2026/08/01
裝幀：精裝
頁數：308

人民幣：RMB 129 元售價：元

內容大鋼

本書全面介紹了計算毒理學領域的代表性方法，重點強調監管科學研究，包括概述理論、方法、應用以及實例。本書旨在加深讀者對基於電腦毒性預測的理解，幫助讀者了解毒理學中的前沿計算策略。全書共分19章，主要介紹計算毒理學方法的背景知識和任務挑戰，分別描述了機器學習、人工智慧、定量構效關係（QSAR）、生物信息學、基因組學、蛋白質組學及分子動力學等技術在毒理學中的應用，涵蓋藥物、食品及環境領域安全和風險評估等方面的內容。
本書適合電腦、毒理學、醫學、食品、衛生、農業、環境及監管領域的研究生及研究人員閱讀參考。

作者介紹

編者:(美)洪匯孝|責編:李瑾//竇臻|總主編:(波蘭)耶日·萊什琴斯基|譯者:丁俊傑//王亮亮

第1章  計算毒理學促進監管科學發展
  1.1  計算毒理學
  1.2  計算毒理學領域
  1.3  計算毒理學的必要性
  1.4  計算毒理學方法
  1.5  計算毒理學在監管科學中的潛在應用
  1.6  結論
  參考文獻
第1部分  計算毒理學方法
  第2章  計算毒理學背景、任務、建模方法和挑戰
    2.1  計算毒理學背景
    2.2  計算毒理學任務
      2.2.1  促進健全的化學品管理
      2.2.2  塑造數字化的預測毒理學
    2.3  計算毒理學建模方法
      2.3.1  環境多介質「命運」模型
      2.3.2  基於生理的毒物代謝動力學模型
      2.3.3  系統毒理學模型
      2.3.4  分子模型
      2.3.5  QSAR模型
    2.4  計算毒理學挑戰
      2.4.1  計算模型參數的冗余
      2.4.2  複雜的生命系統
      2.4.3  混合物相互關聯的化學品
    2.5  結論與展望
    參考文獻
  第3章  簡單毒性終點建模：警示、(Q)SAR和其他
    3.1  引言
    3.2  成功模型的經驗教訓
    3.3  陰性預測
    3.4  定量預測和證據權重法
    3.5  授權專家審查
    3.6  複雜終點建模
    3.7  結論與展望
    參考文獻
  第4章  毒理基因組學建模與預測的矩陣和張量因子分解方法
    4.1  引言
    4.2  機器學習方法
      4.2.1  矩陣分解
      4.2.2  潛在狄利克雷分配
      4.2.3  群因子分析
      4.2.4  張量分解
      4.2.5  多張量分解
    4.3  案例研究
      4.3.1  毒理基因組學數據集
      4.3.2  群因子分析在多視圖毒理基因組學中的應用
      4.3.3  基於多張量分解的結構毒理基因組學
      4.3.4  預測性毒理基因組學空間（PTGS）
    4.4  討論
    4.5  結論與展望

    參考文獻
  第5章  心臟腫瘤學：基於網路的癌症治療誘導的心臟毒性預測
    5.1  引言
    5.2  方法和材料
      5.2.1  電腦
      5.2.2  藥物-靶標相互作用網路的重建
      5.2.3  人類蛋白質-蛋白質相互作用組的重建
      5.2.4  疾病-關聯基因/蛋白質的收集
      5.2.5  網路鄰近度
      5.2.6  網路可視化與統計分析
    5.3  結果/案例研究
    5.4  結論與展望
    參考文獻
  第6章  作用機制指導、基於分子建模的毒性預測：一種用於電腦輔助預測毒理學的新方法
    6.1  引言
      6.1.1  替代測試方法發展的最新進展
      6.1.2  基於機制的毒性預測：MIE和「關鍵靶標」概念
      6.1.3  目前體外和電腦方法的局限性
      6.1.4  用於虛擬化學篩選的分子對接：一種綠色毒理學方法
    6.2  方法學
      6.2.1  方法概述
      6.2.2  方法實現
    6.3  結果
      6.3.1  ChemMoA中的參考化學品庫
      6.3.2  生物大分子靶標的結構模型
      6.3.3  dyPLID生成的分子對接和MD模擬
      6.3.4  體外毒性預測模型庫
      6.3.5  ChemMoA/TsTKb的門戶網站
    6.4  討論
    6.5  結論與展望
    參考文獻
  第7章  QSAR毒性預測模型特徵降維方法綜述
    7.1  引言
    7.2  特徵選擇
      7.2.1  過濾法
      7.2.2  包裝法
      7.2.3  嵌入法
      7.2.4  混合和集成特徵選擇
    7.3  特徵提取
      7.3.1  主成分分析
      7.3.2  自編碼器
      7.3.3  線性判別分析
    7.4  其他
      7.4.1  特徵穩定性
      7.4.2  驗證特徵選擇
    7.5  結論
    參考文獻
  第8章  國家毒理學計劃毒理基因組學應用綜述：DrugMatrix資料庫和ToxFX系統
    8.1  引言及歷史
    8.2  DrugMatrix數據

    8.3  DrugMatrix資料庫
    8.4  DrugMatrix圖形用戶界面（GUI）
    8.5  ToxFX系統
    8.6  使用DrugMatrix和ToxFX分析DE-71基因表達數據示例
    8.7  訪問DrugMatrix資料庫
    8.8  部署本地使用的DrugMatrix和ToxFX應用程序
    8.9  DrugMatrix數據重複使用
    8.10  結論與展望
    參考文獻
  第9章  檢測毒物基因組學檢測系統中可遷移性的配對排序方法
    9.1  引言
    9.2  毒物基因組學的關鍵問題
      9.2.1  體內動物模型
      9.2.2  體外檢測系統
      9.2.3  人體毒性
    9.3  配對排序（PRank）方法
    9.4  毒物基因組學數據和註釋資源
      9.4.1  開放TG-GATEs資料庫
      9.4.2  藥物性肝損傷（DILI）註釋
      9.4.3  治療種類
      9.4.4  與有害結局路徑（AOP）相關的基因組
      9.4.5  代碼可用性
    9.5  案例研究
      9.5.1  TGx的體外-體內外推法（IVIVE）
      9.5.2  短期檢測顯示出取代長期檢測的潛力
      9.5.3  TGx檢測的可遷移性取決於終點
      9.5.4  TGx檢測一致性分析有害結局路徑（AOP）特異性
      9.5.5  基於生物學數據的類推法
    9.6  結論
    參考文獻
  第10章  分子動力學模擬在計算毒理學中的應用
    10.1  引言
    10.2  分子動力學模擬的歷史
    10.3  分子動力學模擬的類型
      10.3.1  全原子模擬
      10.3.2  粗粒度模擬
      10.3.3  經典分子動力學模擬
    10.4  分子動力學模擬軟體
      10.4.1  GROMACS
      10.4.2  AMBER
      10.4.3  NAMD
      10.4.4  Desmond
    10.5  分子動力學模擬步驟
      10.5.1  初始坐標
      10.5.2  蛋白質結構的準備
      10.5.3  生成拓撲文件和參數文件
      10.5.4  溶劑化
      10.5.5  添加離子
      10.5.6  結構最小化
      10.5.7  平衡動力學模擬

      10.5.8  生產動力學模型
      10.5.9  分析軌跡
    10.6  分子動力學模擬的應用
      10.6.1  化學品與人煙鹼型乙?膽鹼受體α4β2的相互作用
      10.6.2  α-甲胎蛋白中配體結合模式研究
      10.6.3  人α7煙鹼型乙?膽鹼受體與配體相互作用
      10.6.4  拮抗劑結合誘導AR結構改變
    10.7  展望
    參考文獻
第2部分  監管科學的應用
  第11章  應用域：建立一個更合理的架構表達模型的應用性和預測的可信度
    11.1  引言：對個體預測的可信度
    11.2  決策域
      11.2.1  適用性
      11.2.2  可信度
      11.2.3  可決定性
    11.3  架構
    11.4  TARDIS原則
    11.5  結論
    參考文獻
  第12章  計算方法在食品配料安全評價中的應用
    12.1  引言
    12.2  當前食品配料安全評價中使用的計算方法
      12.2.1  定量構效關係建模
      12.2.2  毒代動力學建模與模擬
      12.2.3  蛋白質潛在致敏性的生物信息學分析方法
      12.2.4  美國食品藥品管理局的食品配料知識庫化學品評估和風險評估系統
    12.3  挑戰和展望
      12.3.1  定量構效關係建模
      12.3.2  毒代動力學建模與模擬
      12.3.3  過敏性評估的生物信息學方法
      12.3.4  CERES知識庫擴展
    12.4  結論
    參考文獻
  第13章  使用計算模型預測人體藥物性肝損傷的風險
    13.1  引言
    13.2  上市藥品的DILI風險註釋
    13.3  NCTR開發的預測模型
      13.3.1  「二次法則」模型[11]
      13.3.2  DILI打分模型[12]
      13.3.3  常規QSAR[13]
      13.3.4  改進后的QSAR模型
    13.4  結論
    參考文獻
  第14章  基於Tox21數據的預測建模
    14.1  引言
    14.2  方法與材料
      14.2.1  Tox21化合物收集和數據分析
      14.2.2  體內毒性模型
    14.3  案例研究

      14.3.1  基於Tox21數據的體內毒性預測模型
      14.3.2  擴大生物空間覆蓋範圍改善人類毒性預測
      14.3.3  Tox21數據挑戰——數據建模的新方法
    14.4  討論
    14.5  結論與展望
    參考文獻
  第15章  高通量數據的出發點（POD）的計算模擬預測
    15.1  引言
    15.2  用來自相同組織的轉錄組數據推斷體內POD
      15.2.1  Thomas等舉的一個例子[17]
      15.2.2  從轉錄組學數據推斷出發點的幾個重要問題
    15.3  基於體外檢測的POD
    15.4  用體外檢測技術預測體內POD
    15.5  結論
    參考文獻
  第16章  分子建模方法應用：探討內分泌干擾物作用機制
    16.1  引言
    16.2  生物大分子三維結構準備
    16.3  EDC分子結構準備
    16.4  EDC-生物大分子複合物結構準備
      16.4.1  分子對接
      16.4.2  複合物結構優化
    16.5  結合機制研究
      16.5.1  結合模式分析
      16.5.2  非共價相互作用分析
      16.5.3  結合能計算
    16.6  結論與展望
    參考文獻
  第17章  細胞色素P450?的外源性物質代謝：源自分子模擬的見解
    17.1  引言
      17.1.1  外源性物質代謝在化學品風險評估中的意義
      17.1.2  P450?催化的典型外源性物質代謝的分子模擬
    17.2  方法和材料
    17.3  結果/案例研究
      17.3.1  P450?介導的常見反應類型及其相關機理
      17.3.2  P450?代謝外源性物質模擬的案例研究
    17.4  結論與展望
    參考文獻
  第18章  整合QSAR、交叉參照和篩選工具：以VEGAHUB平台為例
    18.1  引言
    18.2  方法與材料
      18.2.1  VEGAHUB結構
      18.2.2  VEGA中的QSAR模型
      18.2.3  ToxRead軟體
      18.2.4  ToxWeight軟體
      18.2.5  ToxDelta軟體
      18.2.6  JANUS軟體
    18.3  結果
      18.3.1  VEGA軟體
      18.3.2  用於交叉參照的其他程序

      18.3.3  JANUS軟體
    18.4  討論
    18.5  結論與展望
    參考文獻
  第19章  OpenTox原則及最佳實踐：為毒理學研究和監管應用提供可信且可重現的計算模擬方法
    19.1  引言
    19.2  計算建模和工作流的可重現性原則及其在實踐中的實現
    19.3  示例1：QSAR模型構建與驗證
    19.4  示例2：集成測試策略
    19.5  數據管理中的最佳實踐：FAIR原則、數據完整性、互操作性與本體論
    19.6  數據處理的擬議技術解決方案
    19.7  定位不可重現性的源頭：子任務與中間數據集
    19.8  軟體容器的使用
    19.9  監管認可實踐
    19.10  利用應用於醫療應用的區塊鏈技術包括信任和數據溯源來增強工作流程解決方案
    19.11  臨床前案例：異構知識集成工作流的監管認可度
    19.12  社區最佳實踐發展的評估方法
    參考文獻
中英文對照

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