A bioinformática é uma ciência que utiliza ferramentas computacionais para entender, estudar e resolver problemas biológicos. Ela possui um grande espectro de atuações como: nas análises genéticas, no diagnóstico de doenças, na agricultura, nas análises ambientais, na pesquisa forense, na imunologia e até mesmo na área farmacêutica auxiliando no desenvolvimento de medicamentos.
Além disso, a bioinformática pode contribuir para os estudos da farmacogenômica através da utilização de grandes bancos de dados, que armazenam informações de experimentos que são úteis para pesquisas farmacológicas.
Descubra neste texto como a bioinformática tem contribuído para os novos avanços na área farmacêutica e quais são as suas principais aplicações.
Integração: Bioinformática e Ciências Farmacológicas
Dados genômicos, transcriptômicos e proteômicos têm sido usados na busca de novos medicamentos que gerem melhores formas de tratamento de doenças e que sejam mais eficazes e seguros do que os medicamentos atuais.
Embora a bioinformática tenha alcançado grande destaque por conta da sua aplicabilidade nas análises genômicas e no seu gerenciamento e armazenamento desses dados, o seu foco central vem se modificando à medida que as ciências biomédicas evoluem na forma da exploração desses dados.
Na década de 1990, a bioinformática desempenhou um papel importante no projeto genoma humano no qual atuava diretamente na análise, armazenamento e gerenciamento dos dados do projeto. O resultado final desse projeto foi uma grande explosão de dados biológicos que continha informações relevantes para as ciências da vida, dentre elas a possibilidade de desenvolver tratamentos ou medicamentos mais efetivos contra várias doenças.
Através desse “Big Data Biológico”, pesquisadores conseguem obter informações sobre partes específicas de uma determinada região de interesse do DNA, entender sobre como ocorre a metabolização do paciente a um fármaco específico e assim concluir qual será o perfil de resposta a um determinado tratamento, podendo modificar o tratamento tornado-o mais benéfico ao paciente.
Entretanto, se por um lado esse grande volume de dados se torna uma mina de informações para a pesquisa farmacêutica, por outro ele se torna um problema, pois o excesso de dados precisaria ser analisado e armazenado. E é neste contexto que entra em cena a bioinformática. Ela consegue analisar e construir bancos de dados que armazenam essas informações, possibilitando que elas sejam utilizadas e organizadas para a pesquisa clínica.
Além disso, a bioinformática vem sendo integrada cada vez mais às bancadas das ciências biológicas. A partir dela, as hipóteses que são construídas in silico (em computadores) podem ser testadas in vitro e in vivo (em bancada). Isso tem facilitado a integração da bioinformática à área farmacêutica, pois diminui o custo e aumenta a velocidade de produção de muitas pesquisas.
Validação de alvos e produção de medicamentos
A validação de alvo combina métodos de bioquímica, biologia molecular, bioinformática e experimentos in vitro para identificar e estudar a relação das alterações genéticas e bioquímicas na codificação de estruturas proteicas. Uma vez que essa relação esteja estabelecida para uma doença de interesse farmacológico, busca-se modificar esses alvos específicos e medicamentos são usados com o objetivo de obter um resultado benéfico para tratar ou erradicar a doença.
Nesse cenário, a bioinformática é usada como buscador de informações sobre esses alvos específicos através da análises de sequências nucleotídicas e proteicas e suas estruturas tridimensionais. Através da análise das sequências de nucleotídeos é possível observar genes que causam predisposição ao desenvolvimento de doenças crônicas comuns, como asma e Doença de Alzheimer.
A bioinformática também pode contribuir na busca por biomarcadores que podem ser úteis para estabelecer diagnósticos e prognósticos mais precisos, como também facilitar a seleção e a dosagem corretas de medicamentos.
Além disso, programas computacionais podem ser usados para investigar as principais vias de sinalização celular e avaliar vias metabólicas. Resultando na diminuição do tempo de produção de medicamentos e na redução da necessidade de usar animais para validação de hipóteses.
Farmacogenômica
Os grandes avanços na medicina genômica, obtidos com a descoberta da estrutura do DNA e o sequenciamento completo do genoma de diversos organismos, os pesquisadores buscaram entender como os genes podem influenciar e auxiliar na descoberta de novos métodos terapêuticos e medicamentos.
O resultado da interação entre os estudos genômicos e a farmacologia gerou a produção de outras ciências farmacológicas, dentre elas se destaca a farmacogenômica. A farmacogenômica é uma área que busca entender como os mecanismos genéticos herdados influenciam na resposta aos medicamentos.
A farmacogenômica visa entender e melhorar a eficácia de medicamentos e reduzir os efeitos colaterais causados pela ação dos fármacos no organismo. É importante ressaltar que diferente da farmacogenética, que tem um estudo focado em entender como os genes individuais codificam proteínas importantes para o metabolismo de fármacos, a farmacogenômica se preocupa na identificação global de todos esses genes de relevância farmacológica para o genoma.
Com a bioinformática associada à farmacogenômica é proporcionado o estudo de: vias metabólicas e de sinalização celular; vias farmacocinéticas; interações farmacodinâmicas e biomarcadores. Dentro da farmacogenômica, uma das principais contribuições da bioinformática está na utilização de bancos de dados públicos. Esses bancos de dados contém uma variedade de dados como:
- Dados clínicos e de literatura como artigos;
- experimentos;
- vias metabólicas e de sinalização celular;
- vias farmacocinéticas;
- interações farmacodinâmicas de proteínas de interesse farmacológico;
- biomarcadores.
Dentre esses bancos de dados se destacam o PHARM KB e o Genomics and Pharmacology Facility gerenciado pelo National Cancer Institute dos Estados Unidos da América.
Desafios e Perspectivas para o futuro
Os estudos em farmacologia possuem muitos desafios, sendo o principal deles encontrar medicamentos mais eficazes e seguros. Nesse ponto, podemos dizer que uma das tarefas mais difíceis é prever o comportamento e as respostas dos pacientes a uma terapia medicamentosa. No entanto, a bioinformática vem contribuindo para predizer e melhorar a compreensão das respostas à medicamentos.
Outro grande desafio está em tornar possível a integralização dos estudos experimentais da área farmacêutica com abordagens in silico para testagem e validação de hipóteses. Embora essa abordagem já esteja sendo utilizada em algumas pesquisas, os dados obtidos ainda não são suficientes para permitir simulações computacionais semelhantes a sistemas complexos.
A evolução da medicina genômica e da bioinformática traz cada vez mais ferramentas para a compreensão desses e de muitos outros desafios. Talvez seja questão de tempo para que muitos deles sejam solucionados, e até lá a farmacologia conta com o auxílio poderoso da bioinformática para uma evolução positiva no desenvolvimento de medicamentos e drogas farmacêuticas.
Cite este artigo:
OLIVEIRA, J. N. C. Aplicações da bioinformática no desenvolvimento de medicamentos. Revista Blog do Profissão Biotec. V. 11, 2024. Disponível em:<https://profissaobiotec.com.br/aplicacoes-bioinformatica-desenvolvimento-medicamentos>. Acesso em: dd/mm/aaaa.
Referências
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Whittaker PA. What is the relevance of bioinformatics to pharmacology? Trends Pharmacol Sci. 2003 Aug;24(8):434-9. doi: 10.1016/S0165-6147(03)00197-4.
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