Pesquisa

Visão Geral

     A maneira de se fazer pesquisa em biologia e medicina vêm passando por um processo de transformação alavancado, em especial, pela produção, processamento e análise de dados em larga escala. Parte dessa transformação é fruto de grandes projetos de sequenciamento de DNA - tais como o Projeto Genoma Humano - e, mais recentemente, do aprimoramento dos métodos de sequenciamento em larga escala. Porém, um fator decisivo nesta transformação foi a evolução do poder computacional e o surgimento de novas áreas tais como a Bioinformática (ou Biologia Computacional), a qual integra a ciência da computação com áreas biologicas. Hoje existem inúmeros grupos atuando na área de Bioinformática e o nosso é um deles. O Grupo de Bioinformática do IEP-HSL foi criado recentemente e tem como objetivo principal produzir pesquisa (de primeira linha) nas áreas de Bioinformática, Biologia e Medicina.

 

Áreas de pesquisa

     Mais especificamente, nós atuamos nas áreas de Genômica (Genomics), Transcriptômica (transcriptomics) e na producão de ferramentas computacionais, tudo isso aplicado principamente ao estudo do câncer. Atualmente temos alguns projetos nestas três áreas, que, em linhas gerais, compreendem: i) o estudo de variações estruturais simples e complexas em genomas normais e tumorais; ii) o estudo de eventos pós transcricionais; iii) o estudo de genes diferencialmente expressos, ligados ou não a estados patológicos; iv) o desenvolvimento de ferramentas computacionais relacionadas à análises de genes não codificadores. Abaixo há uma breve descrição de alguns dos nossos projetos:

 

1 - Estudo de variações, simples e complexas, em genomas normais e de patologias.

 

     As variações genômicas (ou variações genéticas) ocorrem em todos os seres vivos e são consideradas por muitos como a "matéria prima" para a seleção natural. São estas variações as responsáveis pelas diferença entre os indivíduos de uma espécie (por exemplo, em média, nós temos 0.1% de diferenças genômica em relação a outro ser humano qualquer). Porém, estas variações também são responsáveis pelo aparecimento ou uma maior (ou menor) propensão a determinadas doenças. São as mutações somáticas em genes específicos e rearranjos cromossômicos que estão na origem da maioria dos casos de tumores. A oncobiologia passa por uma revolução causada pelo baixo custo e pela enorme capacidade de sequenciamento de DNA em larga escala. O nosso grupo tem grande interesse no estudo de variações, simples e complexas, em genomas normais e de estados patológicos, em especial o câncer. Para isso, utilizamos ferramentas computacionais e sequenciamento de DNA em larga escala focados em questões biológicas relevantes.

 

2 - Estudo de eventos pós-transcricionais

 

     Parte da complexidade da nossa espécie é consequência do processamento (de RNAs) que ocorre após a transcrição gênica. Por exemplo, o splicing alternativo ocorre em ~95% dos genes multi-exonicos humano. Um outro fenômeno também bastante frequênte, denominado poliadenilação alternativa , ocorre em ~50% dos genes codificadores da nossa espécie. Estes fenômenos não são exclusivos de Homo sapiens (estão presentes em quase todos os eucariotos) e ocorrem de maneira diferente nos diferentes tecidos e estados patológicos. Hoje sabemos que o splicing alternativo está envolvido em 15% das nossas doenças genéticas e que a poliadenilação alternativa pode estar relacionada à diversos tipos de tumores. Estes fenômenos vem sendo explorados sistematicamente desde o inicio dos projetos genomas (em especial o genoma humano) e vive um momento especial com os novos métodos de sequenciamento, análise e análise funcional em larga escala. O nosso grupo também tem grande interesse no estudo de splicing alternativo e poliadenilação alternativa em tecidos normais e patológicos. Estamos interessado em entender parte do papel do splicing alternativo e da poliadenilação alternativa nos diferentes tecidos e nos diferentes tipos de tumores, por exemplo.

 

3 - Estudo de genes diferencialmente expressos e ligados ou não a estados patológicos

 

     A modulação da expressão gênica é essecial em todos os organismos, estágios de desenvolvimento e condições fisiológicas normais. Em parte, é em consequência da expressão gênica diferencial que temos as diferentes células, tecidos e órgãos em um organismo (multi-celular). Porém, a desregulação da expressão gênica está relacionada a diversas patologias, em especial ao câncer. Células tumorais tem, no geral, um conjunto de genes diferencialmente expressos. Este conjunto de genes pode ser usado para classificar tumores em subtipos, estimar algumas de suas características (agressividade e capacidade de invasão, por exemplo) e evolução da doença. O nosso grupo tem grande interesse no estudos da expressão gênica diferencial em tumores (em especial em tumores de cólon, reto e mama). Também temos interesse no estudo dos genes diferencialmente expressos em estágios de desenvolvimento, tecidos e orgãos distintos.

 

4 - O desenvolvimento de ferramentas computacionais relacionadas a análises de miRNAs.

 

     Os miRNAs são moléculas curtas, de 22nt em média, que se ligam a regiões alvo (no geral à região 3’ UTR) de mRNAs codificadores e desencadeiam mecanismos de repressão traducional e/ou degradação da molécula de RNA mensageiro. Existem ~1500 genes de miRNAs já identificados no genoma humano e estima-se que estes miRNAs tem como alvo mais de 60% dos nossos genes codificadores. Também sabemos que muitos destes miRNAs estão localizados em introns de genes codificadores e que isso pode ter uma implicação funcional importante. O nosso grupo tem grande interesse em explorar e desenvolver ferramentas para estudar a genômica, a transcriptômica e integrar diversas informações relacionadas aos miRNAs.

 

     Em todos os nossos trabalhos utilizamos um ambiente computacional baseado em Linux, com diversas linguagens de programação (Perl, Python, PHP, R e Shell Script) e uma interação com banco de dados MySQL. Tudo o que produzimos e todos os aplicativos/programas/scripts que utilizamos seguem a licença GPL.

 

Resumo

     Resumidamente, o Grupo de Bioinformática do IEP-HSL atua integrando sistematicamente computação e biologia com o intuito de explorar questões científicas relevantes e gerar conhecimento básico e aplicado nas áreas de Bioinformática, Biologia e Medicina.