Met Quantitative Structure–Activity Relationship modellen (QSARs) kunnen fysisch-chemische, gevaars- en effecteigenschappen worden voorspeld op basis van de chemische structuur van een stof.

QSARs worden steeds meer gebruikt als hulpmiddel om risicobeoordelingen van stoffen te maken. Ook kennis-databases en - bibliotheken (zogenaamde expert-systems) die gebruikt worden om voorspellingen van gevaars- en effecteigenschappen te doen, worden vaak onder de term QSAR geschaard. Als de voorspelling kwalitatief is spreekt men over SARs Structure-Activity Relationships (Structure-Activity Relationships ).

Toepassing en interpretatie 

Over het algemeen geldt dat toxicologische én chemische kennis nodig is om de voorspellingen van  QSAR modellen op hun betrouwbaarheid te kunnen beoordelen. Vaak geeft een QSAR model wel een voorspelling, al is het model nooit bedoeld om te gebruiken voor die stoffen. Kennis van het toepassingsgebied van QSARs is dan ook een belangrijke voorwaarde voor het correcte gebruik en de juiste interpretatie van deze modellen.

Overzicht van QSARs

Beschrijvingen van belangrijke QSAR-tools die het RIVM Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu (Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu) gebruikt, zijn hieronder weergegeven.

OECD QSAR Toolbox : De toolbox is (publiek beschikbare) software voor belanghebbenden als overheden en industrie. De toolbox wordt specifiek gebruikt om ontbrekende informatie die nodig is voor de risicobeoordeling van stoffen te voorspellen. De toolbox maakt het mogelijk stoffen te groeperen in chemische en/of toxicologische categorieën. De Toolbox resultaten kunnen gebruikt worden voor het genereren (voorspellen) van ontbrekende data in de risicobeoordeling. En om ondersteunend bewijs te genereren voor de read-across aanpak om ontbrekende data te genereren

Derek Nexus: Dit expert system gebruikt zogenaamde chemische structuur "alerts". De software identificeert chemische (sub)structuren die (empirisch en/of mechanistisch) aan toxicologische eindpunten zijn gekoppeld. Hierdoor wordt een voorspelling gemaakt over de mogelijke risico's van een stof. Het model geeft een waarschuwing met een bijbehorende onderbouwing. Voor het gebruik van Derek Nexus is een licentie vereist van de not-for-profit organisatie Lhasa Ltd.

Meteor Nexus: Dit model tracht te voorspellen hoe een stof gemetaboliseerd wordt na opname in het menselijk lichaam. Meestal leidt omzetting van een stof (metabolisatie) tot minder giftige stoffen (detoxificatie), die het lichaam vervolgens ook makkelijk(er) kan uitscheiden. Maar soms zijn juist de omzettingsproducten (metabolieten) toxischer dan de oorspronkelijke stof. Om een uitspraak te kunnen doen over de mogelijke toxiciteit van nieuwe stoffen is het daarom belangrijk te weten hoe stoffen worden omgezet (gemetaboliseerd) in het lichaam.

Deense QSAR Database: Deze database geeft QSAR voorspellingen voor meer dan 600.000 stoffen voor fysisch-chemische eigenschappen, (eco)toxicologie en kinetiek eindpunten. De QSAR modellen zijn ontwikkeld door de Deense overheid, waarbij gebruik is gemaakt van commerciële toxiciteits-QSAR-software zoals MultiCASE, LeadScope en ACDLabs. Dit is een database van voorberekende resultaten van alle Deense QSAR modellen, voor heel veel stoffen. 

 Danish (Q)SAR Models: Naast de Deense QSAR database is ook een website beschikbaar. Op deze website kan voor een specifieke stof (die niet in de database zit) alle Deense QSAR modellen toegepast worden.  

ToxTree: Dit is een vrij verkrijgbare verzameling van chemische structuur "alert"modellen (zie o.a. Derek Nexus), die inmiddels ook allemaal in de OECD Toolbox geïmplementeerd zijn.

EPI Suite: Een verzameling van QSAR modellen ontwikkeld door het Amerikaanse agentschap voor de bescherming van het milieu (US EPA United States Environmental Protection Agency (United States Environmental Protection Agency )). Met behulp van EPI Suite zijn fysisch-chemische eigenschappen van stoffen te voorspellen zoals de wateroplosbaarheid en vluchtigheid. Deze eigenschappen zijn belangrijk voor het voorspellen van de verspreiding van een stof in het milieu. Ook worden enkele biologische eindpunten voorspeld zoals de afbraaksnelheid in het milieurisico's van een stof. Modellen als EUSES European Union System for the Evaluation of Substances (European Union System for the Evaluation of Substances ) of TGD Technical Guidance Document (Technical Guidance Document ) Excel maken gebruik van deze, of vergelijkbare QSARs.

OPERA: Deze software geeft een update van de EPI Suite modellen (zie hierboven) waarbij gebruik gemaakt wordt van consensus modellen op basis van meerdere Machine Learning modellen. Voor sommige eindpunten zijn ook de onderliggende datasets, waarop de modellen getraind zijn, geactualiseerd en verbeterd. Ook zijn, ten opzichte van EPI Suite, enkele nieuwe toxicologische eindpunten zoals hormoon activiteit en acute oral toxiciteit toegevoegd.

ZZS Similarity Tool: Dit model is publiek beschikbaar en voorspelt of een stof een vergelijkbare chemische structuur heeft als een bestaande Zeer Zorgwekkende Stof. Een gelijkenis in structuur kan wijzen op vergelijkbare eigenschappen. De ZZS Similarity Tool kijkt specifiek naar CMR Kankerverwekkende, mutagene (genetische verandering veroorzakende) en/of reproductietoxische (giftig voor de voortplanting) stoffen (Kankerverwekkende, mutagene (genetische verandering veroorzakende) en/of reproductietoxische (giftig voor de voortplanting) stoffen ), PBT/vPvB Persistent, bioaccumulerend en toxisch of zeer persistent of zeer bioaccumulerend (Persistent, bioaccumulerend en toxisch of zeer persistent of zeer bioaccumulerend ) en ED Endocrine disruptor (Endocrine disruptor ) eigenschappen, en geeft daarmee een duidelijke richting voor vervolgstappen.

Vele andere (soms zeer specifieke) (Q)SARs voor het voorspellen van de toxiciteit van stoffen zijn gepubliceerd in vakliteratuur. Deze zijn echter lang niet allemaal als computermodellen beschikbaar. Vele QSARs worden genoemd in de REACH guidance documenten bij de bespreking van de toxicologische eindpunten.