Revolução das ômicas espaciais e IA
Ômicas espaciais e inteligência artificial juntas prometem trazer novas descobertas para melhor compreender e tratar doenças crônicas.
Por MIT Technology Review Brasil
Nos últimos 20 anos, os avanços das pesquisas em genética propiciaram uma revolução para a biologia celular. Especialmente as chamadas “ômicas” (genômica, trascriptômica, proteômica e metabolômica) cujo conjunto de técnicas ajudam na compreensão das moléculas biológicas de diferentes organismos. Segundo pesquisadores, mais uma vez estamos diante de uma tecnologia emergente que promete novos avanços em grande escala.
A ômica espacial consegue agregar técnicas de imagem com sequenciamento de DNA, permitindo que os cientistas possam visualizar as células e os eventos biológicos, anteriormente não observáveis, diretamente de amostras de tecido e com detalhes sem precedentes. Algo que há alguns anos eram apenas protótipos em alguns laboratórios do mundo, hoje são ferramentas que estão disponíveis mais amplamente para a comunidade científica. A tecnologia foi reconhecida como o método do ano de 2020 pela Nature Methods e foi nomeada uma das 10 principais tecnologias emergentes pelo Fórum Econômico Mundial de 2023. A expectativa é que essa nova tecnologia só cresça ao passo que a Inteligência Artificial (IA) se expande, porém neste momento se faz necessário solucionar alguns desafios.
Alguns tipos de câncer e doenças neurodegenerativas já se beneficiam das descobertas feitas pela ômica espacial no âmbito de pesquisas, contudo são projetos com valores muito altos para execução. A maioria dos estudos atuais é realizada por grandes instituições e inclui poucos pacientes, o que não favorece a descoberta de achados clinicamente relevantes. A necessidade de maiores coortes para a geração de hipóteses deve movimentar os laboratórios em prol de projetos colaborativos, que possam gerar conjuntos de dados de referência em grande escala; a exemplo da iniciativa que ficou conhecida como o Atlas do Genoma do Câncer (TCGA): trabalho conjunto de cientistas e instituições para acelerar a compreensão da base molecular do câncer por meio da aplicação de tecnologias de análise genômica, incluindo sequenciamento genômico em grande escala.
Além disso, os pesquisadores destacam que as iniciativas colaborativas orientam para a melhoria das tecnologias de ômicas espaciais, geram padrões de dados e infraestruturas para repositórios de dados e impulsionam o desenvolvimento e a adoção de ferramentas e algoritmos computacionais.
A empresa de biotecnologia e IA, Owkin, é uma das pioneiras na geração de conjunto de dados ômicos espaciais. A biotech lançou neste ano o ambicioso projeto MOSAIC - Multi-Omics Spatial Atlas in Cancer, que pretende incluir dados de 7 mil pacientes. A intenção é extrapolar a geração de dados e usá-los para identificar novos alvos moleculares, assim como desenvolver novos medicamentos contra o câncer. Para tanto a empresa já conta com cinco hospitais parceiros. De acordo com o Vice-Presidente de Ciência de Dados da Owkin, Eric Y. Durand, a experiencia adquirida com IA será fundamental: “nos últimos cinco anos, publicamos 54 artigos de pesquisa gerando inovação metodológica em IA e construindo modelos preditivos em diversas áreas de doenças, incluindo muitos tipos de câncer”, ressalta o executivo.
Em artigo escrito para a MIT Technology Review, Durand destacou ainda de uma maneira geral as oportunidades para descobertas biológicas baseadas em IA a partir de ômicas espaciais.
“Vemos duas grandes categorias de novos métodos surgindo. Na primeira categoria estão os métodos de IA que visam melhorar o uso das ômicas espaciais e permitir análises downstream mais ricas para os pesquisadores. Na segunda categoria, os métodos de IA visam descobrir uma nova biologia a partir de ômicas espaciais. Ao explorar as informações de localização das ômicas espaciais, eles esclarecem como grupos de células se organizam e se comunicam com uma resolução sem precedentes. A biologia espacial tem o potencial de mudar radicalmente a nossa compreensão da biologia. Isso mudará a forma como vemos um biomarcador, passando da mera presença de uma molécula específica numa amostra até padrões de células que expressam uma determinada molécula num tecido. Pesquisas promissoras sobre biomarcadores espaciais foram publicadas para diversas doenças, incluindo a doença de Alzheimer e o câncer de útero”, analisa Durand.
O cientista de dados projeta que em cinco anos a infraestrutura informática para armazenar e analisar dados ômicos espaciais estará implementada, assim como os padrões necessários para dados, metadados e algoritmos analíticos, de forma que as tecnologias espaciais serão capazes de mapear todas as proteínas, RNA e metabólitos humanos em resolução subcelular; permitindo aos investigadores dissecar a complexa biologia da saúde e das doenças, e oferecer intervenções terapêuticas cada vez mais sofisticadas.
Este texto é um conteúdo adaptado, publicado originalmente pela MIT Technology Review nos Estados Unidos. Disponível em:
https://www.technologyreview.com/2023/12/12/1084492/mapping-the-micro-and-macro-of-biology-with-spatial-omics-and-ai/
GileadPro: BR-UNB-0782