Nova ferramenta funciona como um banco de dados mundial de livre acesso a mais de 100 milhões de informações químicas de microrganismos

A espera por resultado de culturas bacterianas em fluidos biológicos pode ficar no passado com as novas tecnologias de informática. Um grupo de cientistas, brasileiros e de outros 14 países, acaba de lançar uma ferramenta que promete identificar rapidamente os microrganismos, particularmente bactérias, que infectam humanos e animais ou contaminam alimentos e o meio ambiente. Trata-se do MicrobeMASST, uma rede em nuvem, gerenciada por diferentes programas, que compara informações químicas de microrganismos, buscando pela identidade em um banco de dados mundial de livre acesso.

O feito envolve 15 países e 25 laboratórios diferentes, sete deles brasileiros, sendo três da USP, e reúne mais de 100 milhões de dados vindos de quase 61 mil análises químicas microbianas. A amostragem, segundo um dos responsáveis pelos trabalhos no Brasil, o professor Norberto Peporine Lopes, da Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto (FCFRP) da USP, é referenciada em 1.300 espécies, mais de 500 gêneros e mais de 260 famílias de bactérias e gerenciada por sistemas que facilitam a rápida identificação de agentes bacterianos.

A grande vantagem da ferramenta, argumenta o pesquisador, está justamente no curto período de tempo – alguns segundos – para o reconhecimento de um microrganismo que “muitas vezes tem que ser cultivado antes de ser analisado”. Como exemplo, Lopes lembra a importância vital de identificar uma bactéria para o início do tratamento de uma infecção.

Para além do interesse de toda a área de saúde, a identificação desses microrganismos serve a diferentes setores. Da agronomia (patógenos do solo ou plantas) à arqueologia, passando pela exploração de regiões menos exploradas do Planeta (como a Antártida), pela área alimentícia e a forense, a ferramenta deve servir a qualquer área que necessite descobrir rapidamente quais famílias de microrganismos uma amostra muito pequena contém.

Ao invés do genoma, massa e estrutura químicas

O MicrobeMASST é alimentado por dados de repositórios públicos como o da própria Rede Mundial de Material Molecular de Produtos Naturais (GNPS sigla em inglês), plataforma criada em 2015 pelo mesmo grupo de cientistas que reúne informações das mais diferentes substâncias químicas existentes no Planeta. Segundo os pesquisadores, a ferramenta preenche lacunas de outros bancos de dados públicos e comerciais que são limitados a modelos que usam o genoma e não a massa e estrutura químicas.

Para abarcar ao máximo o potencial metabolômico (grande diversidade química resultante do metabolismo) dos microrganismos, a nova ferramenta trabalha amostras de espectros que são fornecidos pela técnica de espectrometria de massa. Esses espectros são resultados de análises químicas de substâncias de cada amostra obtidos pela técnica, “que funciona como uma balança de moléculas que mede a massa de uma substância orgânica”, conta o professor Lopes.

A substância orgânica, continua o professor, possui massa constituída e é formada por ligações entre átomos, “por exemplo, carbono com carbono, carbono com oxigênio”. Assim, além do peso molecular, a espectrometria também fornece informações das diversas partes da molécula, ou seja, “as conectividades são quebradas após a pesagem da amostra e com isso podemos montar esse quebra-cabeça”. Assim, completa ele, a espectrometria de massas fornece duas informações: “A massa, que popularmente chamamos, de forma errônea, de peso, e quais são as ligações existentes entre os átomos, que é característica de cada uma das substâncias químicas.”

Central da USP é a maior da América Latina

Os três laboratórios da USP responsáveis pela nova ferramenta são os da professora Letícia Lotufo, do Instituto de Ciências Biomédicas (ICB); da professora Mônica Tallarico Pupo, da FCFRP, e o do professor Lopes, responsável pela Central de Espectrometria de Massas de Micromoléculas Orgânicas da FCFRP, que gerou parte dos dados espectrais do estudo.

Além da USP, a criação do MicrobeMASST contou com a participação do Instituto de Ciências do Mar da Unifesp, da Faculdade de Farmácia da Universidade Federal do Mato Grosso do Sul, da Escola Superior de Ciências de Saúde da Universidade do Estado do Amazonas e da Embrapa Amazônia Ocidental.

“Todos esses brasileiros colaboraram muito com o cultivo e caracterização de bibliotecas de microrganismos e, no meu caso, o trabalho maior foi com a ferramenta da espectrometria de massas”, informa Lopes, acrescentando que a Central Espectrometria da FCFRP, denominada CEMMO, hoje “é, seguramente, a maior em atividade para análise de substâncias orgânicas de baixa massa molecular da América Latina”.

Os detalhes do trabalho realizado pelo grupo de cientistas podem ser conferidos no artigo que acaba de ser publicado pela Nature Microbiology.

Mais informações: e-mail cemmo@fcfrp.usp.br, com Norberto P. Lopes

Reportagem publicada originalmente em Jornal da USP.