Bioinformática: A nova era da medicina e computação

bioinformatica

Há algumas décadas atrás as pessoas viam a biologia e a ciência da computação como dois campos totalmente distintos. Isso, pois estamos acostumados com pessoas usando computadores para estudos, programação, desenvolvimento de jogos, design e até mesmo para trabalho de escritório, enquanto a biologia é tratada nas áreas de saúde. Porém, você sabia que existe uma área da informática capaz de salvar vidas? Sim, estou falando da bioinformática.

Se você nunca ouviu falar desse ramo de estudos, fique tranquilo, pois é algo bem recente. Na verdade, podemos até deduzir para o que ela serve através de seu nome: Biologia + informática.

Portanto, a bioinformática é uma área do conhecimento que utiliza da computação e da tecnologia que possuímos nos dias de hoje para solucionar problemas biológicos, envolvendo também outras ciências.

Pode parecer um pouco complicado imaginar como poderíamos utilizar um computador para encontrar a cura para o câncer, por exemplo. Porém, fique atento que irei te explicar exatamente como isso funciona.

Nesse episódio da coluna Vida Digital, nós vamos falar sobre como a bioinformática funciona, como ela é utilizada, as principais áreas do dia a dia que ela pode afetar e, principalmente, quais são as expectativas para essa ciência no futuro.

Além disso, acredito que é de extrema importância ficar de olho em como os desenvolvimentos tecnológicos e computacionais podem afetar a sua vida no futuro.

Portanto, se você adora ficar por dentro de todas as novidades do mundo digital, saiba que estou todas as terças-feiras na CBN Cotidiano de João Pessoa tratando sobre temas como empreendedorismo, marketing, futurismo, tendências e muito mais.

Conto com a sua presença!

Nesse artigo, iremos abordar:

  • Profissionais do futuro da saúde: O que é bioinformática?
  • Como a bioinformática mudou a forma como obtemos e analisamos dados?
  • A transformação da área da biologia graças à bioinformática
  • A bioinformática para tratamentos de doenças raras e testes com drogas

Confira!

Profissionais do futuro da saúde: O que é bioinformática?

Antes do surgimento da bioinformática, as experiências biológicas só podiam ocorrer de duas formas:

  • Estudos com organismos vivos (in vivo);

  • Estudos em um ambiente artificial (in vitro).

Porém, o surgimento da bioinformática promoveu também a evolução desses testes em laboratórios e uma forma de estudo completamente diferente. As pesquisas do bioinformata são considerados como in silico, ou seja, experimentos através de chips de sílico e microprocessadores, como é o caso do engenheiro japonês que criou um chip para evitar os testes em animais.

Nesse caso, ele conseguiu desenvolver um chip que reproduzia órgãos humanos, tornando os testes em animais algo desnecessário nas fases iniciais dos testes.

Inicialmente, é importantíssimo que você entenda que todos os organismos possuem um código genético, o que chamamos de DNA. Esse código é o que define como será o nosso corpo, qual a cor dos nossos olhos, o nosso tamanho e até mesmo a quantidade de pelos que temos no corpo.

Portanto, que somos como um programa de computador, formados por linhas de códigos e algoritmos. É exatamente dessa forma que a bioinformática atua nas análises.

Em resumo, podemos dizer que a bioinformática possui três etapas.

Inicialmente, o especialista constrói um sistema e software específico para ajudar na pesquisa que está participando, como por exemplo, um cientista que estuda e testa uma nova droga.

Em seguida, são extraídos os dados necessários, como o histórico genético dos pacientes que possuíram câncer a partir de certo ano.

Logo após, a última etapa seria estudar e desvendar novos métodos, através da computação, para curar essa doença.

Esse estudo é baseado no contexto de que algumas regiões específicas do DNA quando alteradas podem afetar na forma com que o organismo lida com doenças e outros acontecimentos.

Dessa forma, a bioinformática está envolvida com os resultados e expectativas que temos sobre os avanços genéticos, uma nova forma de interpretar a medicina. Assim, a aparição de remédios cada vez mais específicos e alterações genéticas para a prevenção de doenças se tornará algo bem corriqueiro.

Por romper com todas as barreiras da medicina que estamos acostumados a ver, a bioinformática é o que chamamos de profissão do futuro, afinal, ninguém imaginou que seria capaz alterar os códigos de DNA dos seres humanos e animais através de um computador, não é?

Sendo assim, é importantíssimo uma ponte de sabedoria entre médicos e especialistas em sistemas de informáticas, para acelerar ainda mais esse avanço.

Como a bioinformática mudou a forma como obtemos e analisamos dados?

Alguns anos atrás, após o desenvolvimento de técnicas de sequenciamento do DNA humano, surgiram novas tecnologias na biologia que produziam uma quantidade enorme de dados, muito maior do que qualquer ser humano consegue lidar.

Dessa forma, os conhecimentos médicos mudam rapidamente conforme o passar dos anos. Por isso, é essencial que os profissionais da área estejam sempre se atualizando, afinal, pode ser que os conhecimentos que você recebeu enquanto fazia faculdade, a quatro ou cinco anos atrás, já estejam totalmente ultrapassados com as novas descobertas.

Para facilitar isso, a ciência moderna mudou sua forma de tratar os dados. Hoje em dia, o objetivo não é mais obter dados, mas sim analisá-los da maneira mais eficiente possível. Essa é a era do BigData.

Dessa forma, a ciência da computação e os modelos matemáticos tornam ainda mais preciso para os cientistas em biologia, por exemplo, a extrair conhecimentos úteis em meio a tanto fluxo de informação.

Mas, como isso acontece?

Atualmente, existem diversos bancos de dados com informações relevantes para a medicina. Com base nisso, máquinas são modeladas para analisar dados, como por exemplo, decifrar a sequência de códigos do genoma humano.

Assim, um trabalho que levaria décadas de pesquisa pode ser feito em apenas alguns meses com o auxílio da tecnologia nas áreas da saúde.

Além disso, as informações que você recebe não são apenas aquelas que foram produzidas no seu laboratório. Na verdade, esses bancos de dados possuem informações do mundo todo!

Sendo assim, um pesquisador que está realizando experimentos na China pode fazer download e upload nesse mesmo banco de dados, compartilhando ou recebendo informações de pesquisadores de qualquer lugar do mundo.

Um bom exemplo são as tecnologias para sequenciamento de DNA. Ao invés de utilizar microscópios para o trabalho, uma tecnologia muito mais sofisticada permite que o bioinformata saiba qual a sua composição e seus genes.

Através disso, é possível saber qual a propensão de uma pessoa para o câncer, comparando as informações com outros genes e mutações presentes nos bancos de dados.

Na verdade, qualquer ser vivo pode ser analisado por métodos computacionais, programas, algorítimos e até mesmo modelos matemáticos.

Portanto, podemos dizer que o bioinformata é o biólogo ou médico que aprendeu a programar e, com o auxílio dessa tecnologia, deixou o trabalho muito mais produtivo.

A transformação da área da biologia graças à bioinformática

O principal objetivo da bioinformática é justamente diminuir o trabalho manual durante as pesquisas e deixar tudo mais simples e fácil. Entre as suas principais contribuições para a área da saúde, podemos citar:

  • A bioinformática está sendo bastante usada nas aplicações de genoma microbiano, servindo para identificar os micróbios que possuem a capacidade de limpar resíduos e atender à capacidade do microrganismo em suportar mudanças climáticas e sintetizar novas formas de energia. Estamos falando de estudar células e micróbios capazes de beneficiar o ser humano;

  • A fabricação de medicamentos personalizados para cada usuário está cada vez mais acessível. Dessa forma, o medicamento se torna muito mais eficaz, afinal, foi desenhado a partir das informações genéticas do paciente. Além disso, também facilita diagnósticos;

  • A descobertas de drogas medicinais está cada vez mais simples graças à bioinformática. O sistema funciona como um raio X da planta, por exemplo, que estuda as suas estruturas celulares e proteínas para a descoberta de benefícios ao ser humano;

  • Ajuda na preservação de animais utilizados em laboratórios, afinal, é possível criar sistemas que simulem organismos. Dessa forma, é possível desenvolver medicamentos com efeitos colaterais mínimos, sem a necessidade de testes em animais.

A bioinformática para o tratamento de doenças raras e testes com drogas

Por muito tempo as pessoas ficaram tentando descobrir uma forma de categorizar doenças que afetavam os seres vivos. No entanto, as doenças nada mais são do que falhas genéticas, defeitos que possuímos no nosso DNA e que geram ou abrem espaço para doenças.

Com computadores mais rápido (como já tratamos aqui na coluna Vida Digital quando falamos sobre computadores quânticos lançados em janeiro deste ano) será possível realizar estudos mais rápidos das sequências de DNA, por exemplo.

Com esses estudos é possível entender computacionalmente como melhorar espécies de animais, ou tentar corrigir “defeitos” que geram as doenças. Para programadores isso se torna mais fácil de entender do que para outras pessoas.

Os desdobramentos desta área de estudos que está sendo acelerada pela Indústria 4.0 são impressionantes. Veja alguns exemplos:

O caso da mancha branca nos camarões do Ceará

No Nordeste Brasileiro, uma doença que causou bastante impacto no mercado alimentício foi o surgimento da “mancha branca” nos camarões.

Essa doença é a mais devastadora do cultivo de camarões do mundo e foi responsável pela destruição de inúmeras fazendas produtoras de crustáceos no Ceará.

Para lidar com a situação, diversos pesquisadores do utilizaram tecnologias da bioinformática que conseguem ler o código de DNA dos camarões e concluir se eles possuem ou não predisposição à doença antes mesmo de ser manifestada.

Dessa forma, aqueles mais resistentes eram escolhidos para os cruzamentos, enquanto os mais fracos eram descartados.

Assim, foi possível preservar a população dos camarões e freiar o avanço e destruição da mancha branca.

Cochonilha e as plantações de Palma

A cochonilha é um tipo de fungo que surge em cactos, originalmente no México, mas que pode ser devastador.

A contaminação deste fungo, principalmente no Nordeste Brasileiro, foi devastador. Afetou praticamente todas as plantações de Palma, um tipo de cacto muito comum na região que alimenta o gado durante os períodos de estiagem. Além dos tradicionais longos períodos de estiagem, a destruição que a cochonilha causou fez com que milhares de bois e vacas morressem de fome.

No entanto, após estudos da doença, foi descoberto que a cochonilha produz o melhor corante natural do mundo através dos cactos. No Peru já existem estudos e plantações de cactos apenas para produção e extração deste corante natural sem nenhuma base química em ambientes controlados.

O uso da bioinformática para salvar a vidas

Nos EUA, o professor e PhD em computação, Matthew Might, usou da tecnologia para tratar da doença rara que seu filho tem.

Ainda cedo, ele e sua esposa perceberam que o filho, Bertrand, apresentava alguns comportamentos estranhos. Ao chorar, nenhuma lágrima saia de seus olhos.

Como consequência da falta de líquidos em seus olhos, as córneas do pequeno poderiam ser danificadas. Em pouco tempo apareceram também as convulsões e transtornos nos movimentos.

Após algumas pesquisas e estudos, entenderam que o pequeno apresentava uma desordem extremamente rara no gene NGLY1. Para se ter ideia, apenas 60 pessoas no mundo possuem tal transtorno.

Por isso, a doença não é muito atrativa aos olhos dos comerciantes farmacêuticos, afinal, os investimentos são altíssimos para nenhum lucro.

Com isso em mente, Matthew começou a analisar o código genético do menino como se fosse um código de programação. Através de análises e modelos matemáticos computacionais, o professor conseguiu encontrar uma forma de desenvolver a cura da qual o filho e as outras pessoas que sofriam da doença precisavam.

Hoje em dia, Matthew Mighr é o presidente do Instituto de Medicina de Precisão Hugh Kaul da Universidade do Alabama, tratando de diversas outras doenças raras para que nenhum pai ou mãe passe pela situação que ele se encontrou.

Ah, vale lembrar que Matthew não possui nenhum diploma de saúde e nunca tinha estudado nada sobre a área. Apenas com os seus recursos computacionais, conseguiu transformar a vida de sua família e de muitas outras.

E aí, o que você achou das novas descobertas da bioinformática? Não se esqueça de compartilhar nas suas redes sociais e, se sobrou alguma dúvida, escreva nos comentários que será um prazer responder você.

#VamosEmFrente!

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