Notícia com publicação científica
Ferramenta de Inteligência Artificial revela estrutura dos cromossomos em 3D em células individuais
Com novo software gratuito e disponível, cientistas podem compreender melhor o funcionamento de genes e o desenvolvimento de cânceres
Yanli Wang, Universidade de Missouri
2 de junho de 2025, 15:42

Fonte

Eric Stann, Universidade de Missouri

Publicação Original

Universidade de Missouri

Áreas

Bioinformática, Biologia, Ciência de Dados, Computação, Engenharia Biológica, Genética, Genômica, Microbiologia, Modelagem Matemática, Proteômica, Simulação Computacional

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Resumo

A estrutura tridimensional (3D) dos cromossomos e genomas tem um papel importante na função celular e está envolvida em muitos processos biológicos, como a regulação genética.

Para além de estruturas construídas com base na média dos resultados de milhões de células, agora cientistas desenvolveram um novo software, gratuito e disponível, que usa Inteligência Artificial para prever o formato tridimensional dos cromossomos dentro de células individuais.

O novo recurso pode viabilizar avanços importantes em pesquisas genéticas e biomédicas, incluindo um melhor conhecimento sobre o desenvolvimento de cânceres.

Foco do Estudo

Desenvolver um método para acessar as diferenças no formato tridimensional de cromossomos entre células individuais.

Por que é importante?

Os cromossomos contêm o DNA. Com cerca de 1,80m de comprimento, a ‘fita’ de DNA precisa ser dobrada corretamente para se acomodar dentro do cromossomo. As dobras não apenas economizam espaço, como também controlam quais genes estão ativos ou inativos.

Mas quando o DNA não se dobra da maneira correta, funções normais das células podem ficar comprometidas e isso pode levar a doenças graves, incluindo câncer.

Até agora, os cientistas estudam essa ‘acomodação’ do DNA dentro do cromossomo com base em dados que consideram a média dos resultados de milhões de células simultaneamente. Isso torna quase impossível ver as diferenças únicas entre células individuais.

Estudo

Em um avanço importante para pesquisas genéticas e biomédicas, cientistas da Universidade de Missouri, nos EUA, desenvolveram uma nova ferramenta de Inteligência Artificial (IA)  – chamada HiCEGNN – capaz de prever o formato tridimensional dos cromossomos dentro de células individuais. O novo recurso pode ajudar os cientistas a obter uma nova visão de como os genes funcionam.

Mas o novo modelo de IA desenvolvido pela doutoranda Yanli Wang e pelo Dr. Jianlin Cheng, professor da Faculdade de Engenharia da Universidade de Missouri, pode mudar esse cenário.

“[Esse recurso] é importante porque até mesmo células da mesma parte do corpo podem ter cromossomos dobrados de maneiras muito diferentes. E esse dobramento controla quais genes são ativados ou desativados”, explicou Yanli Wang,  autora principal do estudo.

O estudo foi publicado na revista científica NAR Genomics and Bioinformatics.

Cada célula pode ter uma estrutura cromossômica diferente. Nossa ferramenta ajuda os cientistas a estudar essas diferenças em detalhes — o que pode levar a novos insights sobre saúde e doença

Dr. Jianlin Cheng, professor da Faculdade de Engenharia da Universidade de Missouri

Resultados

Estudar células isoladas é complicado porque os dados costumam ser confusos ou incompletos. Mas a nova ferramenta de IA foi especialmente projetada para lidar com esses desafios. Ela é inteligente o suficiente para identificar padrões fracos em dados com ruído e sabe como estimar a forma tridimensional de um cromossomo mesmo quando alguma informação está faltando.

A ferramenta também entende como ‘observar’ estruturas biológicas corretamente, mesmo quando elas são viradas. Comparada a um método anterior de IA de aprendizado profundo, a nova ferramenta tem mais que o dobro da precisão ao analisar dados de células humanas isoladas.

A equipe tornou o software gratuito e disponível para cientistas de todo o mundo. Isso significa que pesquisadores agora podem usá-lo para entender melhor como os genes funcionam, como as doenças se iniciam e como desenvolver tratamentos mais eficazes.

Os pesquisadores agora planejam aprimorar ainda mais a ferramenta de IA, expandindo-a para construir estruturas de alta resolução de genomas inteiros. O objetivo? Dar aos cientistas a imagem mais clara já vista do projeto genético dentro das células.

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Autores/Pesquisadores Citados

Dr. Jianlin Cheng

Professor da Faculdade de Engenharia da Universidade de Missouri

Yanli Wang

Estudante de doutorado na Universidade de Missouri

Instituições Citadas

Universidade de Missouri

Publicação

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a revista científica NAR Genomics and Bioinformatics (em inglês).

Mais Informações

Acesse o software HiCEGNN no repositório do GitHub (em inglês).

Acesse a notícia original completa na página da Universidade de Missouri (em inglês).

 

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