Guia do estudante


O que é Bioinformática?

A bioinformática reúne subáreas da biologia, tecnologia da informação, ciência da computação, matemática e estatística. O objetivo principal é realizar pesquisas e descobertas em biologia, utilizando expertise de outras áreas como meio para atingir este objetivo. Por exemplo, hoje em dia todas as áreas do conhecimento se utilizam da tecnologia da informação (TI). Então, por que precisamos de uma disciplina específica, chamada Bioinformática? A resposta é baseada em duas características importantes da pesquisa biológica moderna. Primeiro, a biologia produz grande quantidade de dados específicos. Em segundo lugar, dependemos do desenvolvimento de métodos e algoritmos específicos para manipular e analisar esses dados. A Figura 1 apresenta possíveis relações entre áreas do conhecimento que contribuem com a pesquisa em bioinformática.

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Figura 1. O que é Bioinformática? (a) Diagrama de Venn mostrando subáreas do conhecimento que contribuem para bioinformática. (b) Exemplo de possíveis relações entre a bioinformática e ciclos de pesquisa na campo da saúde que demandam TI. Note que este diagrama é uma simplificação, ele poderia ter diferentes dimensões, ou interfaces com outras áreas da ciência e tecnologia, por exemplo, agricultura e bioenergia.

Provavelmente o principal uso da bioinformática está na análise de dados produzidos por experimentos de biologia molecular. Em seus primórdios, técnicas de biologia molecular foram usadas para analisar genes individuais, mas agora podemos observar células inteiras (por exemplo, todos os genes ao mesmo tempo) ou até mesmo uma comunidade em um ambiente específico (por exemplo, microbioma intestinal humano). Muitas técnicas de biologia molecular produzem uma grande quantidade de dados, tais como sequências de DNA e proteínas, coordenadas de átomos em uma estrutura proteica, genes ou proteínas expressos em uma célula em um período de tempo e/ou condição. Todos esses dados devem ser armazenados e analisados, produzindo mais informações, que por sua vez também devem ser armazenadas e analisadas, cruzando com mais informações de outras fontes, e assim sucessivamente.

A que faz um Bioinformata?

Segundo Welch et al. (2014) a maioria dos bioinformatas está em um dos três grupos representados na Figura 2: Usuário, Cientista ou Engenheiro. Estes grupos diferem uns dos outros dependendo do seu objetivo principal (isto é, analisar dados biológicos ou desenvolver um algoritmo ou software) e habilidades (isto é, mais do lado da biologia ou ciência da computação). Também é importante observar como eles dividem seu tempo trabalhando no computador e/ou na bancada, bem como o tempo gasto trabalhando em interface gráfica do usuário e/ou linha de comando.

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Figura 2. Perfil de três bioinformatas hipotéticos, incluindo carreira, habilidades e objetivos (adaptado de Welch et al., PLoS Comput Biol 10(3):e1003496, 2014. CC BY 4.0).

Por exemplo, um Usuário Bioinformata possui um conjunto específico de dados e deseja analisá-lo, obter resultados, interpretar estes resultados e resolver um problema biológico. Ele/ela sabe como produzir os dados e busca ferramentas computacionais para gerar resultados interpretáveis. Por outro lado, um Cientista Bioinformata, embora tenha uma boa ideia de como os dados biológicos são gerados e interpretados, fica mais confortável com a análise matemática/estatística e computacional, incluindo habilidades básicas de programação. Finalmente, um Engenheiro Bioinformata é mais dedicado à tecnologia da informação e ciência da computação, e desenvolve ou implementa software, algoritmos e bancos de dados que ajudarão os outros dois grupos de bioinformatas a analisar seus dados biológicos.

Quais os requisitos para formação em Bioinformática?

Em geral as pessoas entram no campo da bioinformática para aprender a usar ferramentas computacionais visando resolver problemas biológicos, ou para construir essas ferramentas. Por isso um sólido conhecimento em biologia e ciência da computação é extremamente útil. Por se tratar de uma área interdisciplinar, para se tornar um Bioinformata você precisa aprender sobre diferentes áreas do conhecimento. Por exemplo, do ponto de vista biológico, é importante conhecer técnicas de biologia molecular, genética, bioquímica e evolução. Do lado da tecnologia da informação, subdisciplinas como aprendizado de máquina e mineração de dados são muito importantes, assim como habilidades de programação. A Figura 3 apresenta uma lista de palavras de um vocabulário controlado que ajuda a indentificar requisitos para formação em bioinformática. Uma visão mais detalhada destes requisitos pode ser encontrada em Welch et al. (2014), uma publicação do comitê de educação da International Society for Computational Biology que propõe diretrizes curriculares e competências na área.

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Figura 3. Vocabulário controlado listando alguns requisitos para formação em bioinformática (adaptado de Welch et al., PLoS Comput Biol 10(3):e1003496, 2014. CC BY 4.0).

Onde é oferecido formação em Bioinformática?

Diversos países possuem programas de mestrado e doutorado que treinam o aluno nesta área do conhecimento. Veja iscb-degree-certificate-programs para exemplos de programas em bioinformática e biologia computacional no mundo. No Brasil, além da UFPR, cursos de pós-graduação em bioinformática e biologia computacional são oferecidos na UTFPR, UFMG, UFRN, USP, LNCC e Fiocruz. Também existem programas que dedicam linhas de pesquisa à bioinformática (por exemplo, Biologia Celular e Molecular na UFRGS). Para uma listagem completa e atualizada consulte cursos recomendados pela CAPES.

Vídeos relacionados

Abaixo selecionamos alguns vídeos que ilustram problemas biológicos que demandam análise de grande quantidade de dados, envolvendo o desenvolvimento e/ou a aplicação de ferramentas computacionais para descobertas científicas. Incluímos também alguns vídeos que ilustram questões recorrentes na formação de um Bioinformata. Se você tiver mais sugestões entre em contato com nosso programa!