Bioinformática: Computadores apoiando as pesquisas em saúde

Bioinformática: Computadores apoiando as pesquisas em saúde
Programas de computador já são um dos mais importantes instrumentos utilizados rotineiramente pelos cientistas.
[Imagem: CC0 Public Domain/Pixabay]

Métodos computacionais em saúde

Quando se fala em pesquisas relacionadas à saúde, talvez a primeira imagem que venha à cabeça seja a de laboratórios aparelhados com microscópios, tubos de ensaio, pipetas e vários outros equipamentos que fazem parte do universo científico.

Há, entretanto, áreas que, embora não utilizem nenhum desses equipamentos, têm gerado contribuições valiosas para os estudos em saúde.

Uma delas é a bioinformática estrutural, que utiliza métodos computacionais - programas de computador especializados - para explicar fenômenos biológicos, guiando a experimentação dos laboratórios e dos experimentos tradicionais na busca de soluções e tratamentos para diferentes doenças.

"A ciência vive do questionamento, da geração de hipóteses que precisam ser validadas experimentalmente. Nesse contexto, o método computacional funciona como um guia, de forma a gerar novas hipóteses e filtrar aquilo que vai para a bancada para ser testado e validado. Entre as vantagens de utilizar esse tipo de metodologia está a economia de tempo e de dinheiro", explica o pesquisador Douglas Pires, da Fiocruz Minas.

Douglas faz parte de uma equipe que estuda a utilização e a evolução dos métodos computacionais aplicados ao estudo das mutações genéticas.

Efeitos das mutações genéticas

A equipe da Fiocruz está usando uma plataforma online pioneira, chamada mCSM, que analisa e prediz o impacto de mutações em estruturas moleculares de proteínas sob diversas perspectivas - o programa é capaz de avaliar as consequências de mutações na estabilidade de proteínas e as interações dessas mutações com outras proteínas, ácidos nucleicos, íons e pequenas moléculas que constituem o organismo humano.

A equipe conseguiu demonstrar, por exemplo, o risco que mutações oferecem para o desenvolvimento de câncer renal em pessoas com histórico da doença na família. "Esse método elucida o mecanismo da doença sob o ponto de vista molecular, possibilitando que as pessoas que apresentem algum risco de desenvolvê-la possam ser monitoradas, de forma a identificá-la o mais cedo possível, já que o diagnóstico precoce é decisivo nesses casos", explica Douglas.

Outra pesquisa visa identificar mutações genéticas que geram resistência a medicamentos, dentre eles os usados no tratamento da tuberculose. A resistência acontece quando as bactérias causadoras da infecção sofrem mutações genéticas, fazendo com que os antibióticos aplicados se tornem ineficazes. Por meio da bioinformática estrutural, pretende-se obter uma compreensão aprofundada a respeito dessas alterações, identificando quais delas interferem no efeito dos medicamentos e que tipo de reações provocam no organismo do paciente, de forma a apontar tratamentos mais personalizados.

"Um dos nossos principais objetivos é identificar o mais rápido possível novas mutações responsáveis pela resistência, para que o tratamento possa ser reavaliado e modificado, tendo em vista as características da bactéria que está causando a doença. Hoje, o intervalo de tempo entre a suspeita e a confirmação de que o medicamento não está fazendo efeito é um dos principais problemas no enfrentamento da tuberculose resistente", explica o pesquisador.

Bioinformática: Computadores apoiando as pesquisas em saúde
Depois de muitas promessas, houve uma espécie de decepção com o DNA, que não trouxe tantas respostas como se esperava. Mais recentemente, novas descobertas mudaram quase tudo o que se sabia sobre genes e mutações.
[Imagem: CC0 Public Domain/Pixabay]

Doenças raras

A plataforma de bioinformática também permite identificar e prever a resistência a outros medicamentos, como os quimioterápicos e os antirretrovirais, voltados para o tratamento da AIDS. Em um estudo recente, foi possível compreender melhor os efeitos das mutações para os inibidores de protease do HIV1, que são fármacos que atuam na enzima protease, bloqueando sua ação e impedindo a produção de novas cópias de células infectadas nos pacientes em tratamento.

As doenças raras também têm sido objeto de estudos dos pesquisadores da área. Recentemente, a plataforma mCSM foi utilizada para caracterizar a eficácia variável de um candidato a fármaco no teste clínico SONIA2, envolvendo a alcaptonúria, uma doença causada pela deficiência no metabolismo de aminoácidos, levando ao acúmulo de um ácido em diversas regiões do corpo.

Outras duas novas doenças causadas por mutações genéticas, ainda não descritas pela comunidade científica, estão sendo caracterizadas molecularmente para que possam ser devidamente documentadas.

Genética não tem todas as respostas

Contudo, reconhece Douglas, ainda há muitos desafios a serem superados e talvez o principal seja o de integração de dados, sobretudo porque as doenças são complexas, o efeito das mutações genéticas pode ser igualmente complexo e nem tudo pode ser explicado pela genética.

"O efeito de uma mutação, como por exemplo a resistência a um medicamento, pode ser fruto de um conjunto de vários outros efeitos. Entender um efeito específico pode ser simples, mas entender um conjunto de efeitos é muito complexo," destaca o pesquisador.

A plataforma mCSM, que está disponível de forma aberta para pesquisadores do mundo inteiro, está sendo desenvolvida pela Fiocruz Minas com apoio do CNPq e FAPEMIG (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais) e participação das universidades de Melbourne (Austrália) e Cambridge (Reino Unido).


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