Pesquisadores do Instituto de Química da USP desenvolveram o Pelican, programa de inteligência artificial que identifica genes de bacteriófagos, os vírus que infectam bactérias. Em testes, o software acertou, em média, 98% dos genes, taxa superior à de outros programas avaliados.
O trabalho foi conduzido no Cepid B3, centro de pesquisa apoiado pela Fapesp, e testado em 6 genomas virais já conhecidos pela ciência. A pesquisa saiu em outubro na revista BMC Bioinformatics. PELICAN é a sigla de "Phage gEnome tooL for Inference of Consensus ANnotation".
Por que mapear genes de vírus é tão difícil
Encontrar genes é uma etapa chamada "anotação genômica", que mapeia as sequências no DNA e investiga suas funções. Nos fagos, a tarefa é mais difícil: os genes costumam ser menores, podem se sobrepor, e muitos ainda não têm função biológica conhecida.
Mas os genomas de fagos têm peculiaridades em relação aos genomas de bactérias, e isso leva à identificação de regiões genômicas ligeiramente diferentes.
Segundo Fernando Pacheco Nobre Rossi, principal desenvolvedor da ferramenta, a maioria dos programas de anotação genômica disponíveis hoje foi criada para analisar bactérias, não vírus.
Como o Pelican decide quais genes existem
O Pelican combina 4 ferramentas de bioinformática (Phanotate, Prokka-virus, prodigalGV e GeneMarkS) e aceita o gene quando pelo menos 3 delas concordam. Os casos sem consenso passam por uma rede neural, a atCNN, que reconhece se a sequência "parece" gene de fago.
A pontuação do atCNN precisa passar de 0,95 sozinha, ou somar 0,66 com o BLAST, banco de comparação genética. Em comparações com outras ferramentas de anotação, o Pelican teve o melhor desempenho em encontrar genes, a métrica que os autores chamam de recall.
O que isso pode significar na prática
Mapear genes de fago com mais precisão acelera a fagoterapia, tratamento que usa vírus para matar bactérias causadoras de infecções. A estratégia ganhou força com o avanço mundial da resistência bacteriana a antibióticos.
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Mapas genéticos mais completos tornam mais viável usar esses vírus contra infecções bacterianas. A pressão internacional sobre antibióticos já afeta o Brasil: a União Europeia chegou a vetar carne brasileira por causa do controle desses medicamentos na pecuária.
O Pelican é mais um exemplo de pesquisa brasileira aplicando IA à ciência: pesquisadores da USP, em parceria com a Suécia, também usaram IA para identificar o tipo mais letal de infarto.
O caso mostra como a inteligência artificial brasileira tem avançado em ciência básica: outro projeto nacional usa IA para prever tempestades com mais antecedência.
