Toxicological ReviewToxicological ReviewТоксикологический вестник0869-7922Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman64141510.47470/0869-7922-2022-30-1-45-54Research methodsМетоды исследованийApplication of the OECD QSAR Toolbox software for calculating the parameters of acute aquatic toxicity of chemicalsПрименение программного обеспечения ОЭСР QSAR Toolbox для расчёта параметров острой токсичности химических веществ для представителей водной биотыhttps://orcid.org/0000-0001-7319-5337KhamidulinaKhalidya KhizbulaevnaХамидулинаХалидя Хизбулаевна
Russian Federation

Doctor of medical sciences; director of the Russian Register of Potentially Hazardous Chemical and Biological Substances – Branch of F.F. Erisman Federal Scientific Center of Hygiene, Rospotrebnadzor, 121087, Moscow, Russian Federation; Professor, Head of the Department of Hygiene, Russian Medical Academy of Continuous Professional Education, RF Ministry of Health, 125993, Moscow, Russian Federation.

e-mail: director@rosreg.info 

Доктор медицинских наук, профессор, директор Филиала РПОХБВ ФБУН ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана Роспотребнадзора, заведующий кафедрой гигиены ФГБОУ ДПО РМАНПО Минздрава России, 121087, Москва.

e-mail: director@rosreg.info 

director@rosreg.infohttps://orcid.org/0000-0002-4020-3123TarasovaElena VladimirovnaТарасоваЕлена Владимировна
Russian Federation

Кандидат химических наук, химик-эксперт филиала РПОХБВ ФБУН ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана Роспотребнадзора, г. Москва.

e-mail: secretary@rosreg.info 

secretary@rosreg.infohttps://orcid.org/0000-0001-9887-0626LastovetskiyMikhail LeonidovichЛастовецкийМихаил Леонидович
Russian Federation

Химик-эксперт филиала РПОХБВ ФБУН ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана Роспотребнадзора, г. Москва.

e-mail: secretary@rosreg.info 

secretary@rosreg.infoRussian Register of Potentially Hazardous Chemical and Biological Substances - Branch of F.F. Erisman Federal Scientific Center of Hygiene, RospotrebnadzorФилиал «Российский регистр потенциально опасных химических и биологических веществ» ФБУН «Федеральный научный центр гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человекаRussian Medical Academy of Continuous Professional Education, RF Ministry of HealthФГБОУ ДПО «Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования» Министерства здравоохранения Российской Федерации17022022301455404112024Copyright ©; 2022, Khamidulina K.K., Tarasova E.V., Lastovetskiy M.L.Copyright ©; 2022, Хамидулина Х.Х., Тарасова Е.В., Ластовецкий М.Л.2022Khamidulina K.K., Tarasova E.V., Lastovetskiy M.L.Хамидулина Х.Х., Тарасова Е.В., Ластовецкий М.Л.https://journals.eco-vector.com/0869-7922/article/view/641415

Introduction. The Organization for Economic Cooperation and Development (OECD) has developed the QSAR Toolbox software, which allows predicting the properties of chemicals including (eco)toxic based on the structure of the substance using mathematical statistics methods. The purpose of this work was to study the applicability of the OECD QSAR Toolbox software for calculating the acute aquatic toxicity parameters (LC50 and EC50) of chemicals necessary, for example, to determine the hazard class of chemical products according to GOST 32419-2013 “Classification of chemical products. General requirements” or to prepare a safety data sheet for products.

Materials and methods. The OECD QSAR Toolbox software version 4.4.1 (current for August 2021), documents, manuals and webinars of the OECD, the European Chemical Agency (ECHA), the Laboratory of Mathematical Chemistry of the University of Burgas, Bulgaria (the main software developer), articles.

Discussion of the results. The OECD QSAR Toolbox software version 4.4.1 allows calculating the acute aquatic toxicity parameters (LC50, EC50) of chemicals using trend analysis and read across, as well as automated and standardized workflows. About 50 chemicals with experimental data of LC50 and EC50 belonging to different hazard classes according to GOST 32419-2013, with different functional groups in the structure of the molecule, were selected for testing. Calculated values of LC50 and EC50 of chemicals were compared with the experimental data.

Conclusion. The OECD QSAR Toolbox software version 4.1.1 can be successfully used to calculate the acute toxicity parameters LC50, Pimephales promelas, 96 h; LC50 (EC50), Actinopterygii, 96 h and LC50, Daphnia magna, 48 h for a wide range of organic compounds, but is not applicable for inorganic substances, organometallic compounds, polymer molecules, chemicals containing metal ions.

Введение. Организацией экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) разработано программное обеспечение QSAR Toolbox, позволяющее посредством методов математической статистики предсказывать свойства химических веществ, в том числе (эко)токсические, опираясь на структуру вещества. 

Цель работы — в изучении применимости программного обеспечения ОЭСР QSAR Toolbox для расчёта показателей острой токсичности химических веществ (CL50 и EC50) для представителей водной биоты необходимых, например, для определения класса опасности химической продукции по ГОСТ 32419-2013 «Классификация опасности химической продукции. Общие требования» или составление паспорта безопасности на продукцию.

Материал и методы. Программное обеспечение ОЭСР QSAR Toolbox версии 4.4.1, актуальное на август 2021 г., документы, руководства и вебинары ОЭСР, Европейского Химического Агентства (ECHA), лаборатории математической химии Университета Бургаса, Болгария (основного разработчика программного обеспечения), научные статьи.

Обсуждение результатов. Программное обеспечение ОЭСР QSAR Toolbox версии 4.4.1 позволяет рассчитать показатели острой токсичности химических веществ CL50 и EC50 для представителей водной биоты с использованием анализа тенденций и метода аналогов, а также автоматизированной и стандартизированной процедур.

При изучении применимости программного обеспечения для прогнозирования величин CL50 и ЕС50 химических веществ для представителей водной биоты с целью последующей классификации опасности химической продукции по воздействию на окружающую среду были выбраны химические соединения, имеющие экспериментальные данные и относящиеся к разным классам опасности по ГОСТ 32419-2013, с разными функциональными группами в структуре молекулы. Рассчитанные значения CL50 и ЕС50 химических веществ сравнивались с экспериментальными данными.

Заключение. Программное обеспечение ОЭСР QSAR Toolbox версии 4.1.1 может быть успешно использовано для расчета параметров острой токсичности СL50, Pimephales promelas, 96 ч; CL50, Actinopterygii, 96 ч и CL50, Daphnia magna, 48 ч для широкого круга органических соединений, но неприменимо для неорганических веществ, металлоорганических соединений, полимерных молекул, химических веществ, содержащих ионы металлов.

OECD softwareQSAR Toolboxcalculation of acute toxicity parameters LC50, EC50программное обеспечение ОЭСРQSAR Toolboxрасчёт показателей острой токсичности CL50 и EC50QSAR Toolbox. https://qsartoolbox.org/ (assessed 12.11.2021).Lessigiarska I., Worth A.P., Sokull-Klüttgen B., Jeram S., Dearden J.C., Netzeva T.I., Cronin M.T.D. Qsar investigation of a large data set for fish, algae and Daphnia toxicity. SAR and QSAR in Environmental Research. 2004, 15(5-6): 413-31.Netzeva T.I., Pavan M., Worth A.P. Review of (Quantitative) Structure-Activity Relationships for Acute Aquatic Toxicity. QSAR & Combinatorial Science. 2008, 27(1): 77-90.Bohlen M.-L., Jeon H.P., Kim Y.J., Sung B. In Silico Modeling Method for Computational Aquatic Toxicology of Endocrine Disruptors: A Software-Based Approach Using QSAR Toolbox. Journal of Visualized Experiments. 2019, 150: 1-15.Mombelli E., Pandard P. Evaluation of the OECD QSAR toolbox automatic workflow for the prediction of the acute toxicity of organic chemicals to fathead minnow. Regulatory Toxicology and Pharmacology. 2021, 122: 1-6.Yordanova D., Schultz T.W., Kuseva C., Tankova K., Ivanova H., Dermen I., Pavlov T., Temelkov S., Chapkanov A., Georgiev M., Gissi A., Sobanski T., Mekenyan O.G. Automated and Standardized Workflows in the OECD QSAR Toolbox.Computational Toxicology. 2019, 10: 89-104.Russom C.L., Bradbury S.P., Broderius S.J., Hammermeister D.E., Drummond R.A. Predicting modes of toxic action from chemical structure: Acute toxicity in the fathead minnow (Pimephales promelas). Environmental Toxicology and Chemistry. 1997, 16(5): 948-67.Kutsarova S., Mehmed A., Cherkezova D., Stoeva S., Georgiev M., Petkov T., Chapkanov A., Schultz T.W., Mekenyan O.G. Automated read-across workflow for predicting acute oral toxicity: I. The decision scheme in the QSAR toolbox. Regulatory Toxicology and Pharmacology. 2021, 125: 1-7.Dimitrov S.D., Diderich R., Sobanski T., Pavlov T.S., Chankov G.V., Chapkanov A.S., Karakolev Y.H., Temelkov S.G., Vasilev R.A., Gerova K.D., Kuseva C.D., Todorova N.D., Mahmed A.M., Rasenberg M., Mekenyan O.G. QSAR Toolbox - workflow and major functionalities. SAR and QSAR in Environmental Research. 2016, 27(3): 203-19.OECD/eChemPortal. https://www.echemportal.org (assessed 12.11.2021).ECHA European Chemicals Agency 6. https://iuclid6.echa.europa.eu/download (assessed 12.11.2021).