Inovação com IA desvenda mistérios do metabolismo celular

São PauloPesquisadores da EPFL desenvolveram uma nova ferramenta de IA chamada RENAISSANCE, que nos ajuda a entender melhor como as células utilizam nutrientes e produzem energia. Este avanço representa um grande marco na biologia computacional e facilita o estudo desses processos complexos. Analisar o metabolismo celular é crucial para diversas aplicações, especialmente em pesquisas de saúde e biotecnologia.

A biologia moderna gera uma enorme quantidade de dados por meio de diferentes métodos "ômicos", como genômica, proteômica e metabolômica.

• Genômica: o estudo dos genomas
• Transcriptômica: o estudo das moléculas de RNA
• Proteômica: o estudo das proteínas
• Metabolômica: o estudo dos processos metabólicos

Combinar diferentes conjuntos de dados para entender o metabolismo celular é extremamente desafiador. O RENAISSANCE enfrenta esse problema ao integrar com precisão esses diversos tipos de dados, resultando em modelos mais precisos do funcionamento celular. Esses modelos detalham as interações e mudanças moleculares dentro das células, explicando como substâncias são transformadas em energia e outros produtos essenciais ao longo do tempo.

Os pesquisadores utilizaram o RENAISSANCE para estudar como a Escherichia coli altera seu metabolismo. Os resultados foram impressionantes; os modelos criados pela inteligência artificial corresponderam de perto aos dados experimentais, mostrando como as bactérias ajustaram seu metabolismo em um biorreator. O mais notável é que esses modelos permaneceram consistentes mesmo quando os genes ou o ambiente das bactérias mudaram, indicando que são confiáveis para prever como as células reagem em diferentes situações.

Um Grande Avanço na Pesquisa Celular

Um dos principais desafios nesta área é que as atuais técnicas ômicas não cobrem um espectro amplo o suficiente. Miskovic destaca que os métodos disponíveis hoje conseguem detectar e medir apenas um número limitado de metabólitos e proteínas, dificultando a compreensão completa do funcionamento celular. RENAISSANCE resolve essa questão ao combinar dados ômicos com informações adicionais, como o conteúdo do meio circundante, parâmetros físicos e químicos, além de conhecimentos de especialistas. Essa abordagem preenche as lacunas de dados, permitindo aos cientistas medir detalhes antes desconhecidos dentro das células, como as taxas de processos metabólicos e as quantidades de vários metabólitos.

RENAISSANCE é fácil de usar e funciona de maneira eficiente, tornando-se útil não apenas para biólogos computacionais, mas também para muitos outros pesquisadores. Sua simplicidade provavelmente incentivará mais colaborações entre universidades e empresas, o que pode acelerar a criação de novos tratamentos e tecnologias. A ferramenta pode prever mudanças metabólicas causadas por doenças ou outros fatores, prometendo avanços significativos na pesquisa médica e na biotecnologia.

RENAISSANCE representa um grande avanço na maneira como podemos estudar e compreender o metabolismo celular. Proporciona ferramentas poderosas para pesquisadores em diversas áreas. Os benefícios vão além da pesquisa acadêmica e podem impactar a saúde e a indústria num futuro próximo.