Pesquisadores da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e colaboradores criaram uma ferramenta on-line gratuita voltada a simplificar a interpretação de informações genéticas complexas. Batizado de CellForgeR, o software possibilita que cientistas sem qualquer experiência prévia em programação examinem dados de expressão gênica em células individuais. A expectativa é que a tecnologia, pioneira no país, impulsione as investigações científicas nas áreas de saúde e biologia.
Inovação no sequenciamento de células únicas
A base metodológica do CellForgeR é o sequenciamento de RNA de célula única (single-cell RNA-seq), técnica que tem revolucionado o estudo de tumores, do cérebro e de diversos outros órgãos. Em vez de avaliar a média de um conjunto de tecidos — como ocorria nos métodos tradicionais —, o sistema identifica quais genes estão ativos em cada unidade celular de forma isolada.
“Essa metodologia nos permite enxergar as células num nível de detalhes inédito. Assim, descobriu-se, por exemplo, que os macrófagos [células que atuam na linha de frente do sistema imune], antes divididos simplificadamente em M1 e M2, formam um verdadeiro mosaico de estados celulares. O mesmo ocorreu em relação aos adipócitos [células de gordura]. Acreditava-se que estavam divididos entre brancos, marrons ou beges, quando, na verdade, há um espectro maior. Esse detalhamento é essencial para compreender doenças metabólicas de forma mais precisa”, diz Marcelo Mori, professor do Instituto de Biologia da Unicamp e um dos envolvidos no desenvolvimento do CellForgeR.
Para Mori, o impacto dessa tecnologia pode ser equiparado ao avanço histórico proporcionado pelo microscópio eletrônico. “Ambos nos permitiram enxergar amostras biológicas com maior definição e mudaram a forma como fazemos investigações e formulamos perguntas e hipóteses”, declara.
Superando barreiras de processamento e custos
O manuseio de um volume colossal de dados genéticos normalmente demanda alta especialização em bioinformática e acesso a computadores potentes e dispendiosos.
“Nos Estados Unidos, por exemplo, as universidades estimulam a criação de softwares que facilitem esse tipo de análise. Lá, os laboratórios têm acesso a ferramentas internas ou a programas de empresas especializadas, computadores muito potentes, que costumam ser caros”, diz Diogo de Moraes, pesquisador da Universidade Estadual Paulista e um dos criadores do CellForgeR, que passou um período na Harvard Medical School durante o doutorado, apoiado pela Fapesp.
Durante seu intercâmbio, Moraes concebeu um sistema voltado ao RNA-Seq convencional. “Quando voltei para o Brasil, pensei: ‘Por que não criar uma plataforma aqui também?’”, declara. Dada a complexidade, o projeto atual contou com a parceria de especialistas da própria Unicamp, da Unesp e da Universidade de São Paulo (USP).
Facilidade de uso pelo navegador
O funcionamento da nova tecnologia dispensa instalações complexas nas máquinas dos usuários, operando diretamente por meio do Cluster Científico do Instituto de Biologia da Unicamp.
“Diferentemente dos programas tradicionais, a plataforma não precisa ser instalada no computador do usuário. Ela funciona diretamente em um data center da Unicamp, o Cluster Científico do Instituto de Biologia. O pesquisador acessa tudo pelo navegador, usa dados que ele produziu ou que já estão disponíveis na internet, escolhe parâmetros, tipos celulares e genes de interesse usando menus e botões, sem precisar programar uma linha de código. Se o pesquisador sabe usar uma planilha de Excel, agora também consegue analisar dados de células únicas”, diz Moraes.
Com essa facilidade, análises que antes demandavam etapas complexas de programação e infraestrutura avançada passaram a ser concluídas em poucos minutos, permitindo cruzar informações sobre tipos celulares específicos e genes de interesse de forma ágil.
“Um pesquisador interessado em câncer, por exemplo, pode selecionar os dados referentes aos macrófagos de um tumor, investigar a expressão de um gene específico e comparar com outros tipos celulares”, afirma Mori. “A ideia, portanto, é ampliar a capacidade de análise e estimular que mais cientistas revisitem dados públicos, eliminando as barreiras técnica e financeira e ampliando a possibilidade de novas descobertas.”
Capacitação e futuro da pesquisa
Além da entrega do software, os cientistas pretendem utilizar a iniciativa para fortalecer a formação de recursos humanos no país, reduzindo o obstáculo que a manipulação de dados brutos representa para médicos e biólogos.
“Atualmente, buscamos capacitar pesquisadores tanto nas técnicas de bancada de laboratório quanto no manuseio de dados de sequenciamento de células únicas. A programação e a manipulação de dados brutos têm sido uma das maiores barreiras para médicos e cientistas”, diz Mori.
Como parte dessa estratégia de difusão do conhecimento, os laboratórios envolvidos estruturam uma agenda de treinamentos voltada a profissionais de diferentes áreas que desejam dominar a análise de dados de single-cell RNA-seq.
