پديد آورندگان :
معتمدي، فهيمه دانشگاه علوم پزشكي اصفهان - دانشكده ي فن آوريهاي نوين علوم پزشكي - گروه بيوالكتريك - كميته ي تحقيقات دانشجويي , مهري دهنوي، عليرضا دانشگاه علوم پزشكي اصفهان - دانشكده ي فن آوريهاي نوين علوم پزشكي - گروه بيوالكتريك , قاسمي، فهيمه دانشگاه علوم پزشكي اصفهان - دانشكده ي فن آوريهاي نوين علوم پزشكي - گروه بيوالكتريك
چكيده فارسي :
مقدمه: امروزه با توجه به افزايش جمعيت سالمندان جهان و روند رشد بيماري آلزايمر، بررسي مهار كننده‌هاي Acetyl
(cholinesterase (AChE) و (Butyl cholinesterase (BChE كه تجزيه شدن آن‌ها در مغز از دلايل اصلي ايجاد اين بيماري مي‌باشد، امري ضروري به نظر مي‌رسد. از آن جايي كه سنتز و بررسي هر تركيب جديد بسيار پرهزينه و زمان‌بر است، محققان سعي بر تخمين ميزان فعاليت بيولوژيكي تركيبات قبل از انجام فعاليت‌هاي آزمايشگاهي دارند. تا كنون روش‌هاي محاسباتي مختلفي پيشنهاد شده است كه از مهم‌ترين آن‌ها مي‌توان به بررسي كمي ارتباط ساختار- فعاليت اشاره نمود كه بر اساس مدل‌سازي خطي و يا غير خطي با استفاده از محاسبه‌ي توصيف‌گرهاي ملكولي استوار مي‌باشند. مطالعه‌ي حاضر با هدف شناسايي مدل مناسب جهت پيش‌بيني اثر بيولوژيكي تركيبات مرتبط با مهار كننده‌هاي آنزيم‌هاي تركيبات استيل كولين استراز و بوتيل كولين استراز با استفاده از مدل‌سازي (Quantitative structure–activity relationship (QSAR و با روش جنگل تصادفي انجام شد.
روش‌ها: در راستاي پيش‌بيني فعاليت دارويي تركيبات AChE و BChE، روش خطي حداقل مربعات جزئي و روش غير خطي جنگل تصادفي به كار گرفته شدند. به منظور دست‌يابي به نتايج دقيق‌تر و قابل اعتمادتر، در هر اجرا به صورت تصادفي، 80 درصد تركيبات به عنوان نمونه‌ي آموزشي و ساير تركيبات به عنوان نمونه‌ي آزمايشي جهت ساخت مدل و ارزيابي قدرت پيش‌بيني مدل استفاده شدند.
يافته‌ها: با اعمال مدل غير خطي جنگل تصادفي بر روي مهار كننده‌هاي استيل كولين استراز و بوتيل كولين استراز، دقت 89 درصد حاصل شد. در پايان، به منظور بررسي دقيق‌تر عملكرد مدل پيشنهادي، نتايج با خروجي حاصل از روش كيمينه‌ي خطاي جزئي مقايسه گرديد. نتايج نشان داد كه روش جنگلي تصادفي غير خطي نسبت به روش مربعات حداقل خطي، عملكرد قوي‌تري دارد.
نتيجه‌گيري: مشاهدات بيانگر اين است كه روش غير خطي جنگل تصادفي، مي‌تواند در تخمين اثر بيولوژيكي تركيبات استيل كولين استراز و بوتيل كولين استراز پيشنهادي توسط پزشكان و متخصصان شيمي دارويي بسيار مؤثر باشد. بنابراين، قبل از انجام آزمايش‌هاي حيواني و انساني تركيب پيشنهادي، فعاليت بيولوژيكي اين تركيب به طور تقريبي 90 درصد برآورد مي‌شود. بر اساس ميزان فعاليت بيولوژيكي تخمين زده شده، مي‌توان اظهار نظر كرد كه «آيا تركيب دارويي جديد با صرف هزينه و زمان، خطر تبديل شده به يك داروي جديد را دارد يا خير؟».
چكيده لاتين :
Background: Due to the growing population of the elderly and the increasing trend of Alzheimer's disease,
evaluation of acetylcholinesterase (AChE) and butyl cholinesterase (BChE) inhibitors, as major causes of
Alzheimer's disease, is essential. Since the synthesis and investigation of each new compound is very costly and
time-consuming, computational modeling techniques have been used to estimate biological activity. Up to now,
various computational methods have been proposed which one of the major approaches, quantitative structure
activity relationship, is based on the linear and non-linear methods using calculating the independent molecular
descriptors. This study aimed to improve the biological activity prediction of AChE and BChE inhibitors using
nonlinear random forest algorithm.
Methods: In order to predict the biological activity of AChE and BChE compounds, linear partial least squares
and nonlinear random forest algorithms were used. To obtain more accurate and reliable results, 80% of the
compounds were randomly used as a training sample, and the rest as a test sample, to construct the model and
evaluate the predictive power of the model.
Findings: By applying nonlinear random forest model on AChE and BChE inhibitors, the accuracy of 89% was
achieved. Finally, in order to examine more accurately the performance of the proposed model, the results were
compared with the results obtained from the minimum partial error method, and the nonlinear random forest
method had stronger performance than linear least squares method.
Conclusion: The observations indicated that the nonlinear random forest method could be very effective in
predicting the biological activity of AChE and BChE compounds proposed by physicians and pharmaceutical
chemists. Therefore, before animal and human testing of the proposed compound, the biological activity of the
compound was estimated approximately to be 90%. Based on the estimated biological activity, it can be argued
that a new drug combination, at the expense of time and money, has the potential of becoming a new drug or not.
