Evaluation of comedogenicity and irritancy potential of some cosmetic ingredients using in silico methods

Komedojenite ve deri tahrişi kozmetik bileşenlere karşı görülen yaygın advers reaksiyonlardır. Komedojenite, bir bileşenin akne için ilk lezyon olan komedon oluşumunu indükleme potansiyelidir. Deri tahrişi ise bir kimyasallının uygulanmasının ardından deride geri dönüşümlü hasar oluşturmasıdır. 2013 yılında Avrupa Komisyonu tarafından kozmetikler üzerinde hayvan testleri yasaklanmadan önce, kozmetiklerin komedojenik potansiyeli tavşanlarda test edilmekteydi. Ancak, hayvan testleri henüz alternatifleriyle tam olarak değiştirilememiştir. Bu nedenle, bu tez çalışmasında, farklı makina öğrenme algoritmaları ve moleküler tanımlayıcı türleri kullanarak kozmetik bileşenlerin komedojenik ve deri tahrişi potensiyelini tahmin etmek için iki farklı QSAR sınıflandırma modeli geliştirmeyi amaçladık. Verisetimiz literatürde hem komedojenite hem de iritasyon için tavşan kulaklarında test edilmiş, yağ asitleri, yağ alkolleri ve türevleri ve pigmetler gibi, 121 kozmetik içerikten oluşmaktadır. Toplam, 4837 moleküler tanımlayıcı dört farklı yazılım aracılığıyla hesaplandı. Modeller için tanımlayıcılar WEKA'da korelasyon ve öğrenmeye dayalı (karar ağacı algoritması aracılı) iki yöntem karşılaştırılarak seçildi. Modelleme çalışmaları yine WEKA'da çeşitli sınıflandırıcılar test edilerek yapıldı. Model performansı 10 kat çapraz-doğrulamayla ve tahmin yeteneği ise test seti üzerinde değerlendirildi. Tüm modeler, sınıflandırma doğruluğu, AUC, MCC, F skor gibi metrikler açısından karşılaştırıldı ve en iyi model seçildi. Rastgele orman sınıflandırıcısıyla geliştirilen QSAR model sonuçları hem komedojenite hem de deri tahriş tahmini için umut vericidir. Komedojenite tahmini için 3 tanımlayıcılı Alva modeli çapraz doğrulama için %86.96 doğruluk ve test seti için%79.31 doğrulukla başarılı sonuç vermişken, Deri tahriş modeli, sekiz tanımlayıcılı Mold2 model ise çapraz doğrulama için %85.75 doğruluk, test seti için %82.75 doğrulukla başarılı performans vermiştir. Sonuç olarak, bu çalışma kozmetiklerin güvenlik değerlendirmesi için hayvan dostu, ucuz ve hızlı performans gösteren iki farklı sınıflandırma modeli sağlamıştır. İleri çalışmalarla performanslarının artırılması ve kimyasal alanının genişletilmesi gerekmektedir. Anahtar kelimeler: in siliko, komedojenik, makine öğrenmesi, deri tahrişi, QSAR, kozmetik