一、引言

交叉參照（Read-across）是一種基于化學結構或生物學活性相似性，通過利用一種或多種類似化學物質的毒理學終點數(shù)據(jù)來預測另一種或一類結構相似的特定化學物質的相同毒理學終點信息的方法。該方法在化學品安全評估中扮演著重要角色，特別是在缺乏直接測試數(shù)據(jù)的情況下。本文將詳細介紹交叉參照方法的發(fā)展歷史、法規(guī)進程、主要工具及類型以及舉例說明。

二、發(fā)展歷史

交叉參照方法的起源可以追溯到科學研究的早期，但其在化學品安全評估中的廣泛應用則始于近幾十年。隨著化學品數(shù)量的快速增長和環(huán)保意識的增強，傳統(tǒng)的試驗方法因成本高、耗時長等缺陷而難以滿足需求。因此，科學家們開始探索利用已有數(shù)據(jù)來預測新化學物質的安全性的方法，交叉參照便應運而生。

三、法規(guī)進程

四、主要工具

交叉參照過程中，通常需要使用一種或多種工具來輔助識別類似物和預測目標化學物質的毒性。以下是一些常用的工具：

OECD QSARToolbox：由經(jīng)濟合作與發(fā)展組織（OECD）開發(fā)的工具箱，提供了一系列用于交叉參照的模型和工具。

EPA CompTox Chemicals Dashboard：美國環(huán)保署的化學品數(shù)據(jù)庫和工具，其中的GenRA模型可用于交叉參照分析。

Toxtree：一個免費的軟件工具，可基于化學結構初步篩選類似物，但不能直接代替交叉參照過程。

此外，還有一些商業(yè)軟件和服務提供商也提供交叉參照相關的解決方案。

五、交叉參照的原理及前提

交叉參照是用源化學物質信息來預測目標化學物質相同終點的信息。前提是基于源化學物質和目標化學物質應該“相似”。

1.結構相似性

- 相同的功能基團（例如：醛類，環(huán)氧化物，酯類等）

- 類別物有規(guī)律的變化（例如：碳鏈長度變化類別）

- 相同的組分或化學類別，類似的碳原子數(shù)目（例如：UVCBs）

- 通過物理或生物過程產生的結構相同或相似的前體或分解產物（例如：酸/酯/鹽的通過代謝途徑產生相同或相似的化學物質；例如：甲酸丙酯和甲酸異丁酯的水解產物是類似的）

2.機制相似性

作用機制是造成不良影響的原因及生物化學過程

-可以用于確定NOEL，例如DART，慢性毒性

-可用AOP來定義

通過確認目標和源分子通過相同的作用機制起作用，可以確保交叉參照的可靠性。

（某些特定的官能團如醛基、羧基、酰胺基等，在特定條件下可能引發(fā)機體的免疫反應。）

六、交叉參照類型

交叉參照方法主要分為兩類：類似物法和類別法。

1. 類似物法

類似物法基于目標化學物質與一個或多個源化學物質的相似性進行交叉參照。這些相似性可能包括相同的官能團、相似的化學結構、相同的代謝途徑和生物反應性等。通過比較目標化學物質和源化學物質的毒理學數(shù)據(jù)，可以預測目標化學物質的毒性。

2. 類別法

類別法則是在化學物質分組的基礎上進行交叉參照。首先，將具有相似結構、理化性質或毒理學特性的化學物質分組，然后利用組內已知化學物質的毒性數(shù)據(jù)來預測組內其他化學物質的毒性。這種方法適用于大量化學物質的快速評估。

七、交叉參照的步驟

1.收集和整理目標化學物質的信息：包括結構信息、理化性質、毒理學數(shù)據(jù)、代謝途徑和代謝產物等。

2.確定數(shù)據(jù)缺口：根據(jù)已收集到的信息，明確需要預測的毒理學終點。

3.識別與確定潛在的類似物：基于化學結構、代謝途徑和生物反應性等相似性，識別與目標化學物質具有潛在相似性的類似物。國際權威機構通常會根據(jù)化合物的類別，對一組化合物進行安全評估，如果目標化合物屬于某個分組評估，或者在結構、物理化學、生物學和毒理學性質上與被評估的化學物分組表現(xiàn)出相似性，那么就可以通過權威審查來進行交叉參照。

常見權威機構包括：CIR、SCCS、RIFM、OECD、WHO、US EPA、AICIS、Health Canada、Etc.

4.收集源化學物質/參考化學物質數(shù)據(jù)：收集并整理源化學物質的理化性質和毒理學數(shù)據(jù)。

通?？梢酝ㄟ^多種軟件進行相似性的搜索，示例如下：

5.收集源頭化學物質數(shù)據(jù)并確定選用類似物法或類別法

通過軟件篩選出類似物后，不能單獨根據(jù)相似性系數(shù)來評估相似性，還需要結合化合物的化學結構、反應性、代謝和理化性質進行相似性判斷。（通常來說，可以通過PubChem去查詢化合物的性質，PubChem是美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）下屬的國立生物技術信息中心（NCBI）維護的一個免費的化學結構數(shù)據(jù)庫）。

如果有較多類似物，可以采取化學物分組。通過進一步細分來判別類別是否成立，從而降低數(shù)據(jù)集的不確定性，從而去除可能與目標化合物在機理或代謝等方面有不同的類似物，記錄選擇或排除 潛在類似物的理由。

數(shù)據(jù)的收集可以是多途徑的（例如研究報告，公開發(fā)表的論文，數(shù)據(jù)庫等）

6.構建數(shù)據(jù)矩陣表，進行數(shù)據(jù)缺口評估與分析

通過對收集到的數(shù)據(jù)進行進一步整理，從而判斷現(xiàn)有數(shù)據(jù)能否支撐對于目標化合物缺少毒理學數(shù)據(jù)的填充。對目標化合物的物理化學性質及毒理學終點構建數(shù)據(jù)矩陣。如果現(xiàn)有數(shù)據(jù)不足以填充目標化合物毒理學空白或數(shù)據(jù)缺乏可靠性和關聯(lián)性，則需要收集其他數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)缺口填補。

7.驗證交叉參照的可靠性、相關性和充分性評估：可靠性在于評估用來填補數(shù)據(jù)缺口的數(shù)據(jù)是否可靠，來源是否權威；相關性在于評估數(shù)據(jù)和測試在多大程度上適用于特定的危害識別和風險表征；充分性在于數(shù)據(jù)對于危害/風險評估的有用性和完整性。（可靠性評分過程參考ECVAM的ToxRTool）

8.驗證交叉參照的合理性和不確定性評估：通過比較目標化學物質和源化學物質的相似性，驗證交叉參照的合理性，并評估可能存在的不確定性。

合理性可以通過以下途徑但不局限：物理化學性質、毒代動力學、作用模式等；相似性的驗證：

如果是有相似機構的就需要驗證相似結構；

如果是代謝過程類似，就需要驗證有相同的代謝產物等；

建立數(shù)據(jù)矩陣，對數(shù)據(jù)進行相似性比較評估，如果使用的是類別法，則需要評估各終點的變化規(guī)律。

9.填補數(shù)據(jù)缺口：如果確認了交叉參照的合理性，且來源數(shù)據(jù)真實可靠，那么就可以通過交叉參照方法對目標化合物的數(shù)據(jù)缺口進行填充，并分析交叉參照可能存在的不確定性對交叉參照的影響，對最后的數(shù)據(jù)選擇合理性進行說明。

10.形成評估報告：報告應該包括的要素，目標化合物和類似化合物的化學特征描述、支持交叉參照的假設、目標化合物和類似化合物之間的結構和/或機制的相似性的驗證、目標化合物和類似化學物的數(shù)據(jù)矩陣。

八、結論

交叉參照作為一種非測試方法，在化學品安全評估中發(fā)揮著重要作用。通過合理利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)，可以有效減少測試需求，提高評估效率。然而，交叉參照方法的準確性和可靠性也取決于數(shù)據(jù)的質量和相似性假設的合理性。因此，在使用交叉參照方法時，需要嚴格遵循相關法規(guī)和指南，確保評估結果的科學性和可靠性。