SAEDC: Development of a technological solution for exploratory data analysis and statistics in cytotoxicity

A Organização para Cooperação e Desenvolvimento Econômico (OCDE) e o Comitê de Coordenação Interinstitucional para a Validação de Métodos Alternativos (ICCVAM) desenvolveram diretrizes para o uso de modelos in vitro para prever a toxicidade de compostos. No entanto, uma limitação técnica desses modelos é a necessidade de várias etapas manuais de análise de dados, bem como ferramentas de software para conduzir a análise. Além de caro e demorado, todo esse processo pode levar à introdução inadvertida de erros durante o procedimento. Para abordar esta questão, desenvolvemos a plataforma SAEDC (“Solução Tecnológica para Análise Exploratória de Dados e Estatísticas em Citotoxicidade” em português). Esta ferramenta abrangente nos permite analisar os dados de citotoxicidade obtidos a partir de ensaios usando o Documento de orientação da OCDE nº 129. Para avaliar a eficácia desta plataforma, usamos dados experimentais de ensaios in vitro obtidos usando o protocolo encontrado na diretriz nº 129 e os comparamos com a metodologia padrão para análise de dados. No total, analisamos 117 conjuntos de dados abrangendo compostos que vão desde a categoria mais tóxica (Categoria I) até a menos tóxica (não classificada) de acordo com o Sistema Globalmente Harmonizado de Classificação e Rotulagem de Produtos Químicos (GHS). Os parâmetros de regressão não linear de quatro parâmetros (4PL) calculados pela plataforma SAEDC não apresentaram diferenças significativas quando comparados aos parâmetros calculados pela metodologia padrão para qualquer um dos conjuntos de dados (p>0,05). O coeficiente de determinação (R-quadrado) calculado com a plataforma SAEDC demonstrou não apenas um forte ajuste dos parâmetros do modelo 4PL, mas também uma semelhança significativa com aqueles obtidos usando a metodologia convencional. Por fim, a plataforma SAEDC foi capaz de prever os valores de LD50 para compostos convertendo EC50 em IC50, usando os modelos de regressão de peso somente para ratos do Registro de Citotoxicidade (RC) e modelos de regressão milimol somente para ratos RC. A comparação com a metodologia padrão revelou que a plataforma SAEDC atende aos requisitos para análise de dados de citotoxicidade, gerando resultados confiáveis e precisos com menos etapas. A utilização da plataforma SAEDC para obtenção dos valores de toxicidade desejados, EC50/IC50 e LD50, pode reduzir o tempo de análise em um fator de 10 a 30 quando comparado à metodologia padrão proposta pela OECD e ICCVAM. Assim, a automação da análise usando a plataforma SAEDC tem o potencial de economizar tempo e recursos para pesquisadores e laboratórios de citotoxicidade, ao mesmo tempo em que gera resultados confiáveis.(pt) The Organization for Economic Cooperation and Development (OECD) and the Interagency Coordinating Committee on the Validation of Alternative Methods (ICCVAM) have developed guidelines for using in vitro models to predict compound toxicity. However, a technical limitation of these models is the requirement for multiple manual data analysis steps, as well as software tools to conduct the analysis. In addition to being costly and time-consuming, this entire process could lead to the inadvertent introduction of errors during the procedure. To address this issue, we have developed the SAEDC platform (“Technological Solution for Exploratory Data Analysis and Statistics in Cytotoxicity” in Portuguese). This comprehensive tool enables us to analyze cytotoxicity data obtained from assays using OECD Guidance Document No. 129. To evaluate the effectiveness of this platform, we used experimental data from in vitro assays obtained using the protocol found in guideline No. 129 and compared them with the standard methodology for data analysis. In total, we analyzed 117 datasets encompassing compounds ranging from the most toxic category (Category I) to the least toxic (unclassified) according to the Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS). The four-parameter nonlinear regression (4PL) parameters calculated by the SAEDC platform did not show significant differences when compared to the parameters calculated by the standard methodology for any of the datasets (p>0.05). The coefficient of determination (R-squared) calculated with the SAEDC platform demonstrated not only a strong fit of 4PL model parameters but also a significant similarity to those obtained using the conventional methodology. Lastly, the SAEDC platform was able to predict the LD50 values for compounds by converting EC50 to IC50, using the Registry of Cytotoxicity (RC) rat-only weight and RC rat-only millimole regression models. Comparison with the standard methodology revealed that the SAEDC platform meets the requirements for cytotoxicity data analysis, generating reliable and accurate results with fewer steps. The use of the SAEDC platform to obtain the desired toxicity values, EC50/IC50 and LD50, can reduce the analysis time by a factor of 10 to 30 when compared to the standard methodology proposed by the OECD and ICCVAM. Thus, automation of the analysis using the SAEDC platform has the potential to save time and resources for cytotoxicity researchers and laboratories while generating reliable results.(en) La Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE) y el Comité Coordinador Interagencial sobre la Validación de Métodos Alternativos (ICCVAM) han desarrollado pautas para usar modelos in vitro para predecir la toxicidad de los compuestos. Sin embargo, una limitación técnica de estos modelos es el requisito de múltiples pasos manuales de análisis de datos, así como herramientas de software para realizar el análisis. Además de ser costoso y lento, todo este proceso podría conducir a la introducción inadvertida de errores durante el procedimiento. Para abordar este problema, hemos desarrollado la plataforma SAEDC ("Solución tecnológica para el análisis de datos exploratorios y estadísticas en citotoxicidad" en portugués). Esta herramienta integral nos permite analizar los datos de citotoxicidad obtenidos de ensayos utilizando el Documento de orientación n.º 129 de la OCDE. Para evaluar la eficacia de esta plataforma, utilizamos datos experimentales de ensayos in vitro obtenidos con el protocolo que se encuentra en la directriz n.º 129 y los comparamos con la metodología estándar para el análisis de datos. En total, analizamos 117 conjuntos de datos que abarcan compuestos que van desde la categoría más tóxica (Categoría I) hasta la menos tóxica (sin clasificar) según el Sistema Globalmente Armonizado de Clasificación y Etiquetado de Productos Químicos (GHS). Los parámetros de regresión no lineal de cuatro parámetros (4PL) calculados por la plataforma SAEDC no mostraron diferencias significativas cuando se compararon con los parámetros calculados por la metodología estándar para cualquiera de los conjuntos de datos (p>0.05). El coeficiente de determinación (R-cuadrado) calculado con la plataforma SAEDC demostró no solo un fuerte ajuste de los parámetros del modelo 4PL sino también una similitud significativa con los obtenidos usando la metodología convencional. Por último, la plataforma SAEDC pudo predecir los valores de LD50 para los compuestos convirtiendo EC50 en IC50, utilizando los modelos de regresión de milimoles solo en ratas y peso solo en ratas del Registro de citotoxicidad (RC). La comparación con la metodología estándar reveló que la plataforma SAEDC cumple con los requisitos para el análisis de datos de citotoxicidad, generando resultados confiables y precisos con menos pasos. El uso de la plataforma SAEDC para obtener los valores de toxicidad deseados, EC50/IC50 y LD50, puede reducir el tiempo de análisis en un factor de 10 a 30 en comparación con la metodología estándar propuesta por la OCDE y el ICCVAM. Por lo tanto, la automatización del análisis utilizando la plataforma SAEDC tiene el potencial de ahorrar tiempo y recursos para los investigadores y laboratorios de citotoxicidad al tiempo que genera resultados confiables.(es)