Tecnologia pode tornar Brasil competitivo em proteômica

Cada vez mais as ciências da computação e saúde caminham juntas para desvendar os mistérios da biologia e das doenças humanas. No Brasil, um dos destaques nesse campo é Paulo Costa Carvalho, autor da tese “Um ambiente computacional para proteômica”, defendida na Coppe, que recebeu a menção honrosa do Prêmio Capes 2011 na área Ciência e Computação. Paulo foi orientado pelo professor Valmir Carneiro Barbosa, do Programa de Engenharia de Sistemas e Computação da Coppe/UFRJ.

O trabalho de Paulo Carvalho contribuiu para preencher um gap de conhecimento no estudo do proteoma, campo que pesquisa os constituintes de amostras biológicas através dos espectrômetros de massa. Esses equipamentos, ultra sofisticados, são hoje de ampla aplicação, tanto no estudo da atmosfera marciana, graças aos espectrômetros a bordo do mais novo rover da Nasa, o Curiosity, como na determinação da presença de drogas nas bagagens em aeroportos. Na área da bioinformática, eles permitem caracterizar o perfil molecular de células de patologias diversas, ajudando no desenvolvimento de novos métodos de tratamento, diagnóstico e prognóstico.

Uma vez que a quantidade de dados gerada pelos espectrômetros de massa é enorme e sua interpretação extremamente difícil, são necessários complexos algoritmos para compreender esses dados. É essa a componente principal do estudo de Paulo Carvalho, que desenvolveu algoritmos que aplicam reconhecimento de padrões probabilísticos e inteligência artificial para interpretar as informações geradas a partir dos espectrômetros de massa.

Competitividade na proteômica

Na bioinformática, os espectrômetros de massa avançaram de tal forma que os algoritmos existentes não são capazes de interpretar todas as informações produzidas. É principalmente nesta limitação, e no desenho de novas metodologias experimentais, que Paulo Carvalho pretende atuar. Seu objetivo é criar a massa crítica brasileira de recursos humanos para tornar a nossa proteômica competitiva.

“As descobertas impactantes nessa área estarão cada vez mais nas mãos dos grupos com conhecimento para explorar objetivamente seus dados. Aqueles que são apenas usuários de um serviço ou plataforma proteômica, e que dependem de softwares comerciais, ficarão limitados nas oportunidades de pesquisa, pois estão impossibilitados de traçar seus próprios caminhos”, diz Paulo.

Para avançar na proteômica, é necessária uma equipe multidisciplinar composta principalmente por cientistas que estudam a vida, químicos, e cientistas da computação. Os “cientistas da vida” contribuem com as perguntas, permitindo usar a proteômica para adquirir conhecimento de problemáticas que somente seriam possíveis usando essa tecnologia. Os químicos e bioquímicos atuam principalmente viabilizando o desenho experimental e técnicas analíticas e, finalmente, os cientistas da computação unem essas duas disciplinas na engenharia de algoritmos para viabilizar a proteômica.

Sobre Paulo Carvalho

Formado em Engenharia Mecânica na PUC do Rio de Janeiro, Paulo Carvalho fez mestrado em Biologia Celular e Molecular na Fundação Oswaldo Cruz, onde fez seu primeiro contato com proteômica e foi agraciado com o prêmio Melhor Trabalho Científico Fiocruz 2006 na IX Jornada Científica de Pós-Graduação da instituição. Seu doutorado na Coppe foi feito com sanduíche no The Scripps Research Institute, no grupo do Dr. John R Yates, III. Durante esse período, recebeu dois prêmios: o Jovem Cientista, pela Sociedade Brasileira de Bioquímica e Biologia Molecular, e o Google Award for Academic Excelence.

Durante seu doutorado, Paulo publicou dez artigos em periódicos de prestigio internacional, entre eles Bioinformatics, Analytical Chemistry e Journal of Proteome Research, e o sistema criado por ele vem sendo utilizado por cerca de 30 grupos de pesquisa nacionais e internacionais. Somente este ano, mais de 250 downloads do PatternLab (http://pcarvalho.com/patternlab) foram feitos das mais diversas regiões do mundo. Como afirma o prof. Valmir, o trabalho de Paulo é um sistema vivo, pois é sempre atualizado e está disponível na internet.

“Foi o Paulo quem me procurou e propôs a tese. Foi uma colaboração excelente, muito profícua, que até hoje não terminou. Na relação orientador-orientado, todo mundo sabe que os alunos aprendem com seus orientadores, mas o que nem todo mundo sabe é que os orientadores também aprendem muito com os orientados. No caso do Paulo, isso foi especialmente verdadeiro. Aprendi muito com ele, valeu a pena”, diz o Prof. Valmir.

Atualmente, Paulo trabalha no Instituto Carlos Chagas/Fiocruz, no Paraná, tendo sido aprovado em primeiro lugar no concurso Fiocruz 2010 para a vaga de pesquisador em proteômica quantitativa. É ainda docente dessa pós-graduação, onde criou a disciplina Proteômica Computacional. Está envolvido em diversos trabalhos e mantém colaborações com muitos grupos, entre eles o do prof. Gilberto Domont, do Instituto de Química da UFRJ, e o grupo do dr. Jonas Perales do Laboratório de Toxinologia da Fiocruz.

Entre os trabalhos que está desenvolvendo, Paulo destaca um estudo sobre o câncer gástrico, de sua aluna de mestrado Priscila Aquino, a qual ele co-orienta com o dr. Afonso Souza da Universidade Federal do Amazonas, e um estudo em colaboração com o grupo do prof. Silvio Sanches da Universidade Federal do Paraná e com o dr. Nuno Bandeira, da Universidade da Califórnia em San Diego, em que se busca caracterizar os peptídeos do veneno da aranha marrom, o que pode auxiliar no desenho de novos fármacos.

Paulo também está desenvolvendo metodologia para identificação de fungos/micro-organismos de interesse para a saúde pública por espectrometria de massa e inteligência artificial, em colaboração com diversos centros de referência da Fiocruz. A longo prazo, a expectativa é viabilizar um diagnóstico diferenciado e rápido, importantíssimo para situações como a sepse. “Em todos estes projetos, conto com a colaboração ativa do prof. Valmir. Estamos sempre trocando ideias uma vez que a espinha dorsal de todos esses projetos está na ciência da computação”, diz ele.