A importância da bioinformática e biologia computacional nas ciências biológicas

Ao imaginarmos um cientista (pesquisador, aluno de graduação ou de pós-graduação) da área da biologia ou da saúde, frequentemente visualizamos uma figura usando luvas, jaleco branco, óculos de proteção, manipulando tubos de ensaio com soluções coloridas e um microscópio, envolvido em experimentos com animais de laboratório ou cultura de células em um ambiente de laboratório (laboratório tradicional). Embora essa imagem seja precisa em muitos casos, existe um tipo diferente de cientista, o bioinformata (ou biólogo computacional), que não está necessariamente em um laboratório tradicional, mas passa a maior parte do tempo diante do computador. Este texto explora quem são esses profissionais, o que fazem e, principalmente, por que são essenciais na biologia moderna.

Que a análise de dados faz parte da rotina de um laboratório todo mundo sabe. Imagine a situação: você quer saber se a expressão de um gene influencia na ocorrência e gravidade de tumores malignos (câncer). Para isso, coleta-se um número de amostras de biópsias de pacientes, separam-as de em grupos de gravidade e realizam os experimentos adequados. Depois disso, inevitavelmente tem a análise dos resultados, onde transformamos os resultados em números, e os separamos em grupos, montando diversas tabelas e gráficos. Daí comparamos os grupos e concluímos: resultado inconclusivo devido ao baixo número amostral. Volta tudo, coleta-se mais amostras e repete. Resultado: o gene não influencia na gravidade do tumor. Isso pode até ser frustrante, mas normal em ciência, tínhamos uma hipótese que foi negada após experimentação. Não tem problema que gastamos meses realizando os experimentos, e milhares de reais com reagentes, faz parte da pesquisa, certo? Certo! Mas hoje, com metodologias de sequenciamento cada vez mais acessíveis, poderíamos aceleraressa etapa inicial e nos beneficiar de dados públicos, e é aí que entra o bioinformata! Poderíamos, por exemplo, usar o TCGA que contém dados de expressão de mais de 10 mil amostras de tumores. Um bioinformata filtraría (selecionaria computacionalmente) para genes previamente descritos como associados ao câncer (ou cânceres) de interesse, pegaria os dados clínicos de gravidade, compararia os grupos, rodaria análises estatísticas, montaria alguns gráficos e voilà: “Olha, acho que esse gene não influência no fenótipo de gravidade, mas aquele outro gene parece ter alguma influência. Que interessante, vamos investigar melhor…” O resultado? Poupa-se meses ou anos de trabalho e corta-se gastos ao se investigar “apenas” os genes relevantes para a doença em questão.

É claro, a situação que eu acabei de descrever é um exemplo simples de uma hipótese pontual na ciência. Porém, investigar individualmente um conjunto grande de genes e informações adicionais é praticamente impossível para um ser humano, mas é fácil para um computador. Nesse caso, um bioinformata consegue usar a informática para resolver essa questão de integrar e filtrar as informações importantes para ajudar a encontrar os genes mais interessantes e relevantes para o estudo em questão.

Além disso, as ciências ômicas (genômica, transcriptômica, epigenômica, etc…) vieram para ficar. Se por um lado, precisamos de um biólogo clássico para realizar o processamento das amostras e a reação química do sequenciamento em si, por outro precisamos de alguém que lide com os dados depois que eles forem para o computador. Um bioinformata é essencial para pegar aquele monte de dados e falar “Essas sequências representam esse gene, já essas esse outro…”. Adicionalmente, com o avanço da tecnologia, estamos desvendando regiões complexas do genoma, sempre com um bioinformata nos bastidores fazendo dezenas de testes e criando novas ferramentas computacionais e formas inovadoras de analisar e/ou integrar dados para chegar a resultados relevantes, cortar custos e tempo para novas descobertas. Atualmente, há muito mercado de trabalho e oportunidades para bioinformatas com uma formação sólida e experiência (algo que será tratado em um outro texto deste BLOG).

Um bioinformata, apesar de não representar a imagem clássica de um cientista, é um profissional que agrega conhecimentos biológicos, computacionais e estatísticos em prol do avanço científico. Neste breve texto quis expor de maneira simples alguns exemplos do porquê dessa “nova espécie” de cientista ser essencial para o avanço da pesquisa em biologia e saúde.

Glossário

• Expressão: expressão gênica, ou somente expressão se refere a quantidade de um gene que está sendo ativado na célula. Os genes estão no DNA e para serem funcionais precisam ser expressos. A expressão de um gene pode aumentar ou diminuir de acordo com alguns processos e/ou doenças.
• TCGA: sigla para The Cancer Genome Atlas, um projeto que armazena dados clínicos e de sequenciamento de milhares de amostras de 33 tipos tumorais. É frequentemente usado pela comunidade científica pelo qualidade de seus dados e grande número amostral.