Pesquisadores de Salamanca procuram os genes responsáveis pelo câncer com ajuda da informática
José Pichel Andrés/DICYT A Universidade Pontifícia de Salamanca e o Centro de Investigação do Câncer (pertencente ao Conselho Superior de Investigações Científicas, CSIC, e à Universidade de Salamanca), embarcaram juntos em um projeto para avançar no estudo de tumores. Esta colaboração entre uma equipe de especialistas em informática e um grupo vinculado à pesquisa biomolecular tem por propósito desenvolver novas ferramentas tecnológicas para analisar os adenocarcinomas, um tipo de tumor muito freqüente. Concretamente, o objetivo é identificar os genes causais, os responsáveis pelo desenvolvimento da doença.
Um aspecto muito importante deste projeto é a participação do Clube de Inovação da Universidade Pontifícia, uma iniciativa que há anos envolve os estudantes de Informática na realização de projetos tecnológicos inovadores e que agora incorpora este ramo bioinformático, que tem a virtude de tentar formar alunos em uma disciplina com muito futuro, mas carente de especialistas.
“Nos atuais estudos de Genômica somos capazes de ver o estado de milhares de genes em amostras de pacientes, de modo que nos interessa encontrar os genes diretores do processo biológico que estamos observando, aos que chamamos de genes causais”, explica a DiCYT Javier de las Rivas, diretor do Grupo de Investigação em Bioinformática do Centro do Câncer.
Existem distintos modos de buscar esses genes causais e um deles é utilizar algoritmos ou “estratégias informático-matemáticas nas quais é necessário analisar muitas variáveis para identificar qual é o gene causal e distinguí-lo daquele que somente acompanha o processo”, comenta o especialista.
Particularmente, este projeto foca-se nos adenocarcinomas, um tipo de tumor muito freqüente que se corresponde com boa parte dos cânceres de pulmão, cólon, próstata ou mama, ou seja, muitos dos mais prevalecentes. “Os adenocarcinomas se originam no epitélio, uma superfície de tecido biológico que está em contato com fatores ambientais que o modificam”, indica De las Rivas. No caso do câncer de pulmão, pode ser o tabaco, e no do cólon, a dieta, mas realmente quando surge um tumor, desconhece-se sua origem concreta, razão pela qual os cientistas agora se dedicam a esta patologia.
“Temos biochips que medem os sinais de milhares de genes ao mesmo tempo na amostra de um paciente. Estes sinais não são visíveis a olho nu, deve-se analisá-los matematicamente”, afirma Javier de las Rivas. Essa é a chave e o ponto de partida do trabalho destes pesquisadores. “Queremos estabelecer modos e procedimentos de análise que atualmente não estão claros: não há na literatura científica uma resposta clara sobre como encontrar os genes causais a partir de dados de biochips”, agrega.
Desta forma, “somos capazes de medir o estado de milhares de genes nas biópsias dos pacientes. O que queremos é aplicar algoritmos que analisem muitas variáveis (multivariantes) para ver quais genes são os diretores do processo tumoral. Dentre os milhares de genes, poucos são genes diretores, os outros se chamam acompanhantes e não causam o processo biológico. No estudo de múltiplas variáveis, há formas de ver qual é a variável causal a partir de alguns dados, mas isto requer análises matemáticas sofisticadas”, comenta.
A necessidade de incluir a Informática neste campo deve-se a que “a medicina atual proporciona uma quantidade ingente de dados, enquanto antes media um parâmetro, agora pode medir milhares de parâmetros. Isto proporciona muita informação, mas de difícil análise”, indica o cientista.
Grande quantidade de análises
Em outras palavras, “antes um biólogo desenhava seus experimentos e era capaz de analisar os resultados, mas agora há técnicas muito potentes que estudam muitas variáveis simultaneamente, esses dados são complexos, incluem muito ruído e é difícil encontrar informação que realmente seja útil”, comenta Manuel Martín-Merino, informático e responsável pelo projeto por parte da Universidade Pontifícia. Por isso, deve-se “desenhar algoritmos que permitam encontrar essa informação” e depois desenhar ferramentas informáticas que permitam analisar grandes quantidades de dados.
Para iniciar a pesquisa, primeiramente deve-se comprovar na literatura científica o que estão fazendo outros grupos de pesquisa do mundo. “Os problemas costumam ser o custo computacional excessivo e a incapacidade de encontrar relações entre mais de duas ou três variáveis. Por isso, é necessário melhorar os algoritmos existentes e isto motiva novas linhas de pesquisa”, indica o professor da Pontifícia.
Estabelecer as relações entre os genes tem certa semelhança com as redes sociais da Internet, comentam os cientistas, isso é, cada gene relaciona-se com determinado grupo de genes e isto é representado graficamente com uma série de pontos e linhas que os conectam. Nisto se observa que alguns têm um papel mais importante porque atuam como um nó de comunicação. Identificar todas essas relações é a chave para conhecer o papel de cada um deles no desenvolvimento da doença.
Uma disciplina no auge
O Grupo de Investigação em Bioinformática do Centro de Investigação do Câncer (CIC), coordenado por Javier de las Rivas, é o mais destacado de Castela e Leão em seu campo e o único relevante no panorama internacional, ainda que existam outros pesquisadores que individualmente começam a fazer publicações interessantes na área, segundo comenta o próprio cientista.
Na Espanha os grupos de pesquisa importantes concentram-se em Madri e, sobretudo, em Barcelona, mas uma grande atividade cientifica no campo biomédico exigiria mais especialistas.
Desde 2008, uma vez ativada a Unidade de Bioinformática, a equipe de Javier de las Rivas apoiou a mais de 25 centros e instituições de pesquisa na Espanha, realizando centenas de análises que contribuíram com muitas linhas de pesquisa.
Este campo requer amplos conhecimentos informáticos e biomédicos, o que não é fácil de reunir. “Há uma grande falta de informação, é um campo muito novo e muldisciplinar, os meninos que estudaram biologia sabem pouco de informática e matemática, enquanto os que fizeram informática sabem pouco de biologia molecular”, afirma o especialista.
Por isso, “é muito interessante o que está fazendo a Universidade Pontifícia no Clube de Inovação, potencializar entre alunos de fim de curso a criatividade, neste caso, dentro da área biomédica”. Se os jovens bem formados se envolverem, será uma boa notícia “para o mundo acadêmico, tecnológico e científico, porque é um ponto de partida genuíno, um passo a frente muito necessário”. Em sua opinião, “é um investimento necessário”.
“Quase nenhum aluno pensou em trabalhar no campo da Bioinformática, que lhes parece totalmente desconhecido”, assegura o professor da Universidade Pontifícia Manuel Martín-Merino. Por isso, o projeto conjunto entre o Clube de Inovação e o CIC é “necessário para que os alunos conheçam e possam inclinar-se por esta linha de trabalho, porque nas faculdades não há formação em Bioinformática”.
De acordo com os especialistas, em outros países já existem títulos de pós-graduação neste sentido, enquanto na Espanha se podem contar os casos. “No âmbito acadêmico tem uma presença pequena ou inexistente, enquanto no Reino Unido ou na Alemanha estão cinco anos a frente, inclusive nos primeiros cursos universitários”, comenta De las Rivas.
Desse modo, uma das virtudes do projeto iniciado na Universidade Pontifícia e no Centro de Câncer é preencher este vazio e formar especialistas em uma profissão que parecer ter muito futuro.
Para começar, os genes da conhecida bactéria “E. coli”
O objetivo deste projeto nos dois grupos de pesquisa é estudar os genes do câncer. No entanto, o primeiro passo desta linha, dentro do Clube de Inovação da Universidade Pontifícia, foi mais simples: a “Reconstrução da rede de interação de genes reguladores da Escherichia coli a partir de microarrays de DNA”.
A bactéria E. coli é “um modelo biológico muito básico”, de modo que os pesquisadores a escolheram como primeiro caso de estudo das relações entre genes, que mais tarde aplicarão ao câncer. Trata-se de um microorganismo muito comum que foi noticia recentemente em razão da cepa virulenta que há alguns meses causou dezenas de mortes na Alemanha. Este trabalho aproveitou os dados disponíveis do sequenciamento da bactéria em sua forma conhecida não virulenta para analisar sua rede de genes reguladores. O autor é Jorge Ayuso, aluno da Universidade Pontifícia que apresentou os resultados em julho juntamente aos demais projetos do Clube de Inovação.
A partir desta primeira experiência, “o seguinte passo é aplicá-lo ao que nos interessa, que são os adenocarcinomas, com dados de amostras de pacientes que já possuímos”, indica Manuel Martín-Merino. “Este problema biológico requer uma modificação dos algoritmos, porque não é a mesma coisa encontrar interações entre gentes, que achar relações entre um grupo de genes e uma variável externa que pode ser, por exemplo, a resposta à quimioterapia”.