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Enregistrement W4324018008 · doi:10.1289/ehp11305

HExpPredict: <i>In Vivo</i> Exposure Prediction of Human Blood Exposome Using a Random Forest Model and Its Application in Chemical Risk Prioritization

2023· article· en· W4324018008 sur OpenAlexaff
Fanrong Zhao, Li Li, Penghui Lin, Yue Chen, Shipei Xing, Huili Du, Zheng Wang, Junjie Yang, Tao Huan, Cheng Long, Limao Zhang, Bin Wang, Mingliang Fang

Notice bibliographique

RevueEnvironmental Health Perspectives · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueHealth, Environment, Cognitive Aging
Établissements canadiensUniversity of British Columbia
Organismes subventionnairesFudan University
Mots-clésExposomePrioritizationRandom forestRisk assessmentEnvironmental healthEnvironmental scienceComputational biologyEnvironmental chemistryMedicineBiologyComputer scienceChemistryMachine learningEngineering

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Background: Due to many substances in the human exposome, there is a dearth of exposure and toxicity information available to assess potential health risks. Quantification of all trace organics in the biological fluids seems impossible and costly, regardless of the high individual exposure variability. We hypothesized that the blood concentration (CB) of organic pollutants could be predicted via their exposure and chemical properties. Developing a prediction model on the annotation of chemicals in human blood can provide new insight into the distribution and extent of exposures to a wide range of chemicals in humans. Objectives: Our objective was to develop a machine learning (ML) model to predict blood concentrations (CBs) of chemicals and prioritize chemicals of health concern. Methods: We curated the CBs of compounds mostly measured at population levels and developed an ML model for chemical CB predictions by considering chemical daily exposure (DE) and exposure pathway indicators (δij), half-lives (t1/2), and volume of distribution (Vd). Three ML models, including random forest (RF), artificial neural network (ANN) and support vector regression (SVR) were compared. The toxicity potential or prioritization of each chemical was represented as a bioanalytical equivalency (BEQ) and its percentage (BEQ%) estimated based on the predicted CB and ToxCast bioactivity data. We also retrieved the top 25 most active chemicals in each assay to further observe changes in the BEQ% after the exclusion of the drugs and endogenous substances. Results: We curated the CBs of 216 compounds primarily measured at population levels. RF outperformed the ANN and SVF models with the root mean square error (RMSE) of 1.66 and 2.07μM, the mean absolute error (MAE) values of 1.28 and 1.56μM, the mean absolute percentage error (MAPE) of 0.29 and 0.23, and R2 of 0.80 and 0.72 across test and testing sets. Subsequently, the human CBs of 7,858 ToxCast chemicals were successfully predicted, ranging from 1.29×10−6 to 1.79×10−2 μM. The predicted CBs were then combined with ToxCast in vitro bioassays to prioritize the ToxCast chemicals across 12 in vitro assays with important toxicological end points. It is interesting that we found the most active compounds to be food additives and pesticides rather than widely monitored environmental pollutants. Discussion: We have shown that the accurate prediction of “internal exposure” from “external exposure” is possible, and this result can be quite useful in the risk prioritization. https://doi.org/10.1289/EHP11305

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,003
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,020
Score d'incertitude au seuil0,039

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,003
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,002
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,015
Tête enseignante GPT0,267
Écart entre enseignants0,252 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations40
Publié2023
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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