Pensando em uma solução para esse impasse, cientistas da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas Henry Samueli, da Universidade da Califórnia (UCLA), nos Estados Unidos, desenvolveram uma ferramenta para computador que consegue determinar a origem de bactérias de maneira mais rápida e precisa que as metodologias atuais. A tecnologia de rastreamento é capaz de deduzir de onde vem qualquer microbioma e discriminar os micro-organismos presentes nele. Detalhes sobre ela foram publicados em estudo divulgado na revista científica Nature Methods.
A nova ferramenta, chamada Feast, também consegue analisar grandes quantidades de informações genéticas em apenas algumas horas, diferentemente de métodos atuais, que levam dias ou semanas. ;Ele pode estimar simultaneamente milhares de ambientes de origem em potencial na ordem de minutos a horas;, detalha Liat Shenhav, primeira autora do estudo e estudante de ciência da computação da universidade norte-americana.
Para isso, utiliza um algoritmo já conhecido, o expectativa-maximização, e funciona em duas etapas. Primeiro, identifica a comunidade microbiana, depois, estima de onde veio o grupo de micro-organismos. Em comunidades muito misturadas e com diversos tipos de espécies, o Feast consegue diferenciar a origem de cada parcela desses micróbios detalhadamente. ;É semelhante, em conceito, a um censo que revela quantos imigrantes chegaram a um país e qual a percentagem de cada grupo da população total;, compara Liat Shenhav.
Os pesquisadores confirmaram a viabilidade do software em dois contextos. No primeiro momento, o Feast foi usado em um conjunto de dados de 98 mães e os respectivos bebês ao longo do primeiro ano de vida deles. Nesse caso, a intenção era rastrear a formação da comunidade microbiana no intestino das crianças. ;Com esse teste, reafirmamos quantitativamente que a microbiota intestinal de bebês nascidos por parto normal é mais semelhante à da mãe, em comparação com a microbiota intestinal dos que nasceram por cesariana;, detalha Liat Shenhav.
No outro teste, a equipe usou o Feast em amostras de micro-organismos presentes em um balcão de cozinha. A ferramenta conseguiu indicar detalhadamente a quantidade de micróbios que vieram de humanos e a parcela que teve origem de alimentos, discriminando também qual era comida. Em comparação com outras ferramentas de rastreamento de origem, o Feast se mostrou até 300 vezes mais rápido e significativamente mais preciso. Segundo os criadores, ele também é capaz de processar conjuntos de dados muito maiores e oferecer uma visão mais completa dos micro-organismos presentes em uma amostra.
Prevenção
Saber as origens de micro-organismos e como essas comunidades se formam proporciona a cientistas e médicos uma visão mais detalhada de processos ecológicos ocultos que afetam a saúde humana. Por isso, segundo os criadores do Feast, ele poderá ser usado em várias áreas dentro da saúde, ajudando, por exemplo, na prevenção de doenças e nos cuidados com recém- nascidos.
;O microbioma tem sido associado a muitos aspectos da fisiologia humana e da saúde, mas estamos apenas nos estágios iniciais de compreensão das implicações clínicas dessas redes dinâmicas de espécies e de como elas interagem umas com as outras;, ressalta Eran Halperin, principal investigador do estudo e professor de ciências da computação da universidade norte-americana.
Os pesquisadores acreditam que, munidos de informações fornecidas pelas ferramentas, médicos serão capazes de distinguir uma pessoa saudável de uma que tenha uma doença ligada a aspectos da microbiota. ;Nossos resultados sugerem que o Feast poderá ser útil para distinguir e caracterizar condições de saúde relacionadas à lesão microbiana. Além disso, poderá contribuir para análises posteriores, com o objetivo de diferenciar as características de organismos saudáveis e patológicos;, diz Liat Shenhav.
Estratégias
Fernando Lucas Melo, professor visitante do Departamento de Fitopatologia do Instituto de Biologia da Universidade de Brasília (UnB), explica que o microbioma humano pode influenciar a saúde tanto positiva quanto negativamente. Segundo ele, o conhecimento da origem dos micro-organismos que compõem o microbioma intestinal permite o desenho de estratégias mais eficientes para a manipulação deles. ;Se eu sei que um conjunto de micro-organismos é proveniente de alimentos específicos, a alteração de dieta pode reduzir ou aumentá-los;, ilustra.
Docente do curso de sistemas de informação e coordenador dos cursos de tecnologia e jogos digitais do Centro Universitário do Distrito Federal (UDF), Thálisson de Oliveira Lopes aposta que a nova ferramenta é um passo importante para área de tratamentos médicos com antibióticos. ;A tecnologia poderá ajudar de forma mais direcionada e especializada, trazendo maior efetividade e celeridade a resultados. Ela permitirá aos profissionais de saúde saber quais bactérias estão presentes em uma amostra e qual a reação delas ao tratamento com antibióticos;, explica.
* Estagiária sob supervisão de Carmen Souza
Também na agricultura
Os criadores da ferramenta que identifica a origem de bactérias e as discrimina também apostam que ela poderá ser explorada em outras áreas, como a agricultura e a indústria alimentícia. No primeiro caso, por exemplo, há a possibilidade de usar o Feast para detectar se há contaminação de recursos hídricos. No segundo, para buscar micro-organismos nas cadeias de fornecimento de alimentos.
Roberto Paldês, professor de gestão de tecnologia da informação do Centro Universitário de Brasília (UniCEUB), destaca que os resultados alcançados com o Feast indicam que a ferramenta tem um grande potencial de inteligência, que poderá auxiliar especialistas em áreas diversos.
Apesar disso, o especialista ressalta que é necessário o aprimoramento constante da tecnologia. ;A ferramenta utiliza diversos dados e milhares de informações sobre muitos seres vivos em várias regiões e vários contextos. Ao mesmo tempo, não perde o foco no indivíduo em particular, com suas características pessoais e únicas. Elas precisam ser atendidas e capturadas para que se possa oferecer uma solução com os melhores resultados e menores recursos;, diz.
Professora de microbiologia no UDF, Andreanne Gomes destaca outro ponto a se considerar. Ela explica que, em resposta a condições ambientais alteradas, os micro-organismos podem aumentar ou diminuir de número, contribuindo para o desenvolvimento de doenças e para mudanças na composição de um ambiente natural. Segundo a especialista, a forma como a ferramenta computacional é apresentada é uma inovação. ;Ações de prevenção e tratamento de doenças, bem como de controle de surtos de infecções bacterianas com base em informações precisas sobre a fonte são importantes para a melhoria na saúde e qualidade de vida das pessoas;, frisa.
Os criadores disponibilizaram o Feast em uma plataforma on-line de compartilhamento de software. As instruções para uso estão todas especificadas e, segundo eles, qualquer especialista poderá usufruir da ferramenta. ;Minha esperança é de que as pessoas usem o Feast para diagnosticar condições de saúde relacionadas a bactérias. Por exemplo, se um câncer particular tem um sinal microbiano, ele pode ser potencialmente utilizado para o diagnóstico precoce;, aposta Liat Shenhav, primeira autora do estudo e estudante de ciência da computação da Universidade da Califórnia.