Risico bestaat uit twee delen:de kans dat er iets misgaat en de gevolgen als dat toch gebeurt. Hoewel risico's nooit met zekerheid kunnen worden voorspeld, ze kunnen worden geïdentificeerd en geanalyseerd om de mogelijk catastrofale - en soms dodelijke - gevolgen van het niet in aanmerking nemen van een risico te verminderen. Het proces van het identificeren en analyseren van risico's, risicoanalyse of risicobeoordeling genoemd, kan worden toegepast op alle aspecten van het leven, van start-ups en veiligheidsvraagstukken tot zware stormen en volksgezondheid.

Risicobeoordeling is vooral belangrijk in de geneeskunde en de volksgezondheid, waar de karakterisering van mogelijke nadelige gezondheidseffecten van menselijke blootstelling aan milieugevaren en andere chemicaliën van het grootste belang is voor de veiligheid van het grote publiek. Beoordeling van gezondheidsrisico's is een van de vele instrumenten die wetenschappers, overheidsinstellingen, en het publiek kan gebruiken om beslissingen te nemen over hoe blootstelling aan schadelijke of giftige stoffen kan worden voorkomen en verminderd.

De relatie tussen de hoeveelheid chemische stof waaraan een persoon wordt blootgesteld en de reactie die een menselijke populatie op de chemische stof heeft, wordt gekenmerkt door een dosis-responsrelatie, ook wel een blootstelling-responsrelatie genoemd. "Dosisrespons bestuderen, en het ontwikkelen van dosis-responsmodellen, staat centraal bij het bepalen van 'veilig', 'gevaarlijke' en - waar relevant - 'gunstige' niveaus en doseringen voor geneesmiddelen, verontreinigende stoffen, voedsel, en andere stoffen waaraan mensen of andere organismen worden blootgesteld, " legt James Englehardt uit, professor aan de Universiteit van Miami College of Engineering Department of Civil, Bouwkundige en milieutechniek. "Deze conclusies vormen vaak de basis voor openbaar beleid."

traditioneel, dosis-responsmodellen worden ontwikkeld met behulp van hoge doses van een chemische stof op dieren gedurende korte tijdsperioden en het meten van de reactie van het dier. Deze gegevens worden later gebruikt om te voorspellen hoe een mens zou reageren bij blootstelling aan de chemische stof in lage doses gedurende een langere periode, wat praktischer is en van toepassing is op de omstandigheden waarmee mensen worden geconfronteerd. "Langetermijnstudies die proefpersonen gedurende langere tijd blootstellen aan een kleine hoeveelheid chemicaliën, zijn moeilijk en duur uit te voeren, kortetermijnstudies met hoge doseringen tot het haalbare alternatief maken, ', zegt Englehardt.

Echter, het identificeren van de chemicaliën die een gezondheidsrisico vormen gedurende tientallen jaren van blootstelling aan extreem lage doses is een uitdaging, vaak nog verder gecompliceerd door interacties met andere chemicaliën en gezondheidsgerelateerde problemen die soms moeilijk of zelfs onmogelijk te identificeren zijn. Om deze problemen aan te pakken, de Amerikaanse National Research Council beveelt aan om de risico's van chemische high-throughput screening (HTS) te beoordelen, een methode voor wetenschappelijke experimenten waarbij gebruik wordt gemaakt van robotica, gegevensverwerkingssoftware, vloeibare behandelingsapparaten, en gevoelige detectoren om snel miljoenen chemische, genetische of farmacologische tests.

Het probleem met de huidige HTS-gegevensverzamelingsmethode is dat het geen reacties kan meten op de extracellulaire, orgaan, en organisme niveaus; het werkt alleen op cellulair niveau. Als resultaat, HTS is nauwelijks gebruikt voor chemische regelgeving. "Om HTS-gegevens goed te integreren in risicobeoordeling en chemische regelgeving, er moet een verenigend kader zijn waarin alle responsniveaus worden overwogen, ', zegt Englehardt.

het recente werk van Englehardt, in samenwerking met Weihsueh Chiu, professor in het College of Veterinary Medicine and Biomedical Sciences aan de Texas A&M University, kreeg steun van de National Science Foundation (NSF) en de National Institutes of Health (NIH) om een ​​dosis-responsfunctie voor chronische chemische en andere gezondheidsstressoren en mengsels te publiceren, oorspronkelijk afgeleid en ingediend door Englehardt in 2007, die het benodigde verenigende raamwerk voor HTS-analyse kan bieden.

De basis achter Englehardts nieuw gepubliceerde dosis-responsfunctie is dat de relatie tussen intracellulaire responsen en multi-orgaan, meercellige bestuursprocessen wordt weerspiegeld in de algemene dosis-responsfunctie. Deze functie voorspelt het deel van de bevolking dat ziek wordt bij een bepaald blootstellingsniveau of, gelijkwaardig, de kans dat een willekeurig gekozen persoon ziek wordt bij een bepaalde dosis.

"Deze benadering van risicobeoordeling is uniek omdat deze kan profiteren van zowel 'bottom-up' biologisch gebaseerde modelleringsbenaderingen, evenals 'top-down' statistische of op kunstmatige intelligentie gebaseerde analyses, ", zegt Englehardt. "Deze nieuwe dosis-responsrelatie zal de efficiëntie van risicobeoordeling vergroten door wetenschappers te helpen, overheidsinstanties en het publiek nemen betere en nauwkeurigere beslissingen over het voorkomen en verminderen van blootstelling aan schadelijke of giftige stoffen."

Het onderzoeksproject, getiteld, "Een algemene dosis-responsrelatie voor chronische chemische en andere gezondheidsstressoren en mengsels op basis van een opkomende ziekte-ernstmodel, " werd gepubliceerd in het prestigieuze PLOS One wetenschappelijk tijdschrift.