Programas, que são gratuitos e produzidos em código aberto, ganham adesão da comunidade científica ao permitirem o estudo de milhares de amostras com custos mais baixos, favorecendo a democratização da ciência
Dois softwares inovadores desenvolvidos por pesquisadores da Unesp no câmpus de Botucatu têm apoiado pesquisas que buscam entender como a genética pode influenciar o funcionamento do sistema imunológico humano.
Produto de um trabalho que vem sendo realizado há quase dez anos no Laboratório de Genética Molecular e Bioinformática da Faculdade de Medicina, os programas hla-mapper e kir-mapper permitem uma análise detalhada das moléculas HLA (Antígeno Leucocitário Humano) e dos receptores KIR, estruturas fundamentais para a defesa do nosso organismo, cujo sequenciamento ainda é um desafio para pesquisadores da área de imunogenética.
Na dinâmica de funcionamento do nosso sistema imunológico, as moléculas HLA (Antígeno Leucocitário Humano), os receptores KIR e os linfócitos T (um subtipo de glóbulo branco) trabalham de forma coordenada para nos proteger da presença de microrganismos causadores de doenças, como vírus e bactérias. Enquanto os dois primeiros atuam na identificação de elementos invasores, o terceiro ataca as células infectadas ou anormais, como aquelas afetadas por tumores.
Para que nada passe despercebido por esse sistema de defesa, os genes que produzem as moléculas HLA e os receptores KIR foram sendo modificados ao longo do processo evolutivo, e originaram diversas versões dessas sentinelas, capazes de identificar uma infinidade de microrganismos. Isso quer dizer que cada ser humano pode apresentar uma combinação diferente dessas estruturas, o que lhe confere uma identidade imunológica própria.
Essa variedade confere uma proteção genética fundamental, uma vez que impede que um único vírus ou bactéria que consiga furar essa barreira acabe eliminando toda uma população. Por outro lado, ela também torna difícil a doação de órgãos e medulas ósseas, já que o mecanismo de defesa pode identificar o órgão como um invasor a ser combatido. É o que chamamos de rejeição. Do ponto de vista da pesquisa em biologia molecular, explica o biólogo Erick da Cruz Castelli, docente da Faculdade de Medicina da Unesp, essa variedade nas respostas imunológicas contrasta com códigos genéticos bastante similares, característica que impõe alguns desafios ao estudo dessas moléculas.
“A sequência de DNA desses genes é muito parecida, apesar das diferenças que promovem essa diversidade na resposta imunológica. Por conta dessa diferença, hoje, as técnicas que temos para conseguir analisar e sequenciar esse DNA exigem uma atividade computacional intensa”, afirma o pesquisador.
Em um esforço para facilitar esse trabalho de sequenciamento, os pesquisadores começaram, em 2018, o desenvolvimento do software hla-mapper, para a análise das moléculas HLA. Criado em código aberto e com acesso gratuito, o programa é uma alternativa aos kits disponibilizados atualmente no mercado para esse tipo de análise.
Resultado de uma série de projetos de doutorado orientados por Castelli, o hla-mapper hoje permite caracterizar regiões maiores dos genes, receber dados de diferentes origens e analisar os genes associados às moléculas HLA em milhares de amostras ao mesmo tempo. O usuário necessita só de um computador com sistema operacional Linux e, a depender do número de amostras trabalhadas ao mesmo tempo, de um servidor compatível.
Ao longo do período de desenvolvimento, foram realizados diversos testes e atualizações do software. A versão mais recente disponível está em uso em pesquisas na Unesp, na USP, na Universidade Federal de Ciências da Saúde de Porto Alegre (UFCSPA), na Universidade Federal do Pará (UFPA) e no hospital Sírio Libanês.
Software-irmão
A partir da experiência com o hla-mapper, os pesquisadores iniciaram o desenvolvimento de um novo software, o kir-mapper. “Os dois softwares possuem uma base muito parecida, foram integralmente produzidos na Unesp, mas possuem focos diferentes. Enquanto um se dedica à análise dos genes produtores das moléculas HLA, o outro está focado nos genes que produzem os receptores KIR”, explica Castelli.
Os receptores KIR fazem parte de um segundo recurso do sistema imunológico para lidar com microrganismos nocivos ao corpo humano. Em algumas situações, quando bactérias ou vírus tentam inativar as moléculas HLA e impedir o seu alerta para os linfócitos T, entram em ação as células natural killers (NK). Essas estruturas também têm a função de atacar as células infectadas, mas contam com outro tipo de sentinela: os receptores KIR (do inglês Killer Cell Immunoglobulin-like Receptors ou Receptores do tipo imunoglobulina de células exterminadoras naturais).
“Se a célula está produzindo as moléculas HLA normalmente, as células NK ficam quietinhas. Mas, se os receptores KIR não conseguem encontrar as moléculas HLA na superfície celular, é porque há algo de errado. Então os receptores KIR ativam as ‘exterminadoras naturais’ para eliminar a célula que não está apresentando HLA. Esse é um segundo recurso que o nosso sistema imunológico tem para lidar com a presença de um microrganismo”, diz Castelli.
Assim como seu “software-irmão”, o kir-mapper também é gratuito, produzido em código aberto e permite a análise de milhares de amostras ao mesmo tempo. Portanto, segue o mesmo princípio de favorecer a democratização da ciência.
Leia a reportagem completa no Jornal da Unesp.
