Towards a personalized risk assessment for exposure of humans to toxic substances / Em direção a uma avaliação de risco personalizado para exposição de seres humanos a substâncias tóxicas

Abstract Great response variability caused by genetic and/or environmental factors has been observed among organisms exposed to hazardous chemicals. This subject has been a topic of intense discussion in the USA since President Obama announced support for an “era of precision medicine”, which consists in the inclusion of genetic data of patients in the treatment design, imposing a new approach to risk assessment. Personalized evaluation must consider the phenotypic factors of an individual. Among the markers that have been developed to evaluate any alteration in the structure or function of organisms, biomarkers of susceptibility are of great importance because they indicate the natural characteristics of a given organism which make it more sensitive to a specific adverse effect or disease, or more responsive to exposure to a specific chemical/drug. The ‘-omics’ technologies provide an insight into the relationship between chemical effects and molecular mechanisms of action. These technologies are the pillars for a personalized toxicology and precision medicine. Predictive toxicology requires a more comprehensive knowledge on specific individual factors or susceptibilities predisposing to diseases, enabling personalized risk assessment and adequate medical treatment.

Resumo Há uma grande variabilidade nas respostas observadas entre os organismos expostos a uma substância química perigosa. Essa variabilidade é causada por causas genéticas e / ou ambientais. Esse assunto tem sido intensamente discutido, mesmo nos Estados Unidos, desde que o presidente Obama anunciou o apoio a uma “era da medicina de precisão”, a qual consiste na inclusão de dados genéticos do paciente no projeto do tratamento, impondo uma nova abordagem para avaliação de risco. A avaliação personalizada deve considerar fatores fenotípicos de um indivíduo. Entre os biomarcadores que foram desenvolvidos para avaliar qualquer alteração da estrutura ou função do organismo, os biomarcadores de susceptibilidade têm uma grande importância, uma vez que indicam as características naturais de um dado organismo, que o tornam mais sensíveis a um efeito ou doença adversa específica ou em resposta a uma determinada exposição. As tecnologias “ômicas” permitem a compreensão da relação entre os efeitos químicos e dos mecanismos moleculares de ação. Essas tecnologias “ômicas” são os pilares para a toxicologia personalizada e para a medicina de precisão. Toxicologia preditiva exige uma melhor compreensão dos fatores ou susceptibilidades individuais específicas predisponentes a doenças, permitindo uma avaliação de riscos personalizada e um tratamento médico adequado.

GraPT: Genomic InteRpreter about Predictive Toxicology

Toxicogenomics has recently emerged in the field of toxicology and the DNA microarray technique has become common strategy for predictive toxicology which studies molecular mechanism caused by exposure of chemical or environmental stress. Although microarray experiment offers extensive genomic information to the researchers, yet high dimensional characteristic of the data often makes it hard to extract meaningful result. Therefore we developed toxicant enrichment analysis similar to the common enrichment approach. We also developed web-based system graPT to enable considerable prediction of toxic endpoints of experimental chemical.