Toxicity evaluation of chemical compounds has traditionally relied on animal experiments;however, the demand for non-animal-based prediction methods for toxicology of compounds is increasing worldwide. Our aim was to provide a classification method for compounds based on \textit{in vitro} gene expression profiles. The \textit{in vitro} gene expression data analyzed in the present study was obtained from our previous study. The data concerned nine compounds typically employed in chemical management.We used agglomerative hierarchical clustering to classify the compounds;however, there was a statistical difficulty to be overcome.We needed to properly extract RNAs for clustering from more than 30,000 RNAs. In order to overcome this difficulty, we introduced a combinatorial optimization problem with respect to both gene expression levels and the correlation between gene expression profiles. Then, the simulated annealing algorithm was used to obtain a good solution for the problem. As a result, the nine compounds were divided into two groups using 1,000 extracted RNAs. Our proposed methodology enables read-across, one of the frameworks for predicting toxicology, based on \textit{in vitro} gene expression profiles.


翻译:化学化合物的毒性评估历来依赖于动物实验;然而,全世界对非动物的化合物毒性预测方法的需求正在增加。 我们的目标是根据\ textit{ in vitro} 基因表达特征提供化合物分类方法。 本研究中分析的基因表达数据来自我们以前的研究。 这些数据通常与化学品管理中使用的九种化合物有关。 我们使用聚合等级分类法对化合物进行分类; 然而,在统计上仍有困难需要克服。 我们需要从30,000个RNA中适当提取用于聚合的RNA。 为了克服这一困难,我们在基因表达水平和基因表达特征之间的相关性方面引入了组合优化问题。 然后,使用了模拟麻醉算法来为问题找到一个良好的解决办法。 结果,这九种化合物用1,000个抽取的RNA将分为两组。 我们的拟议方法使得能够进行读取,一个基于textit{ in vitro} 基因表达特征的预测毒理学框架。

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