As fronteiras do conhecimento: desafios na padronização de técnicas de última geração

Por: Paula Valeska Stika

Em todos os produtos e serviços que consumimos regularmente é normal esperarmos consistência em diferentes lotes. Ou seja, o produto produzido hoje terá a mesma qualidade daquele que será produzido na próxima semana ou mês. Isso ocorre quando tais diferenças são inerentes à diferentes marcas ou fornecedores. Um exemplo real é que, quando adquirimos um smartphone com um sistema operacional diferente do que estamos acostumados, ainda esperamos que haja um ícone para acesso à câmera, calculadora, histórico de chamadas ou arquivos internos. Similarmente, se um indivíduo está fazendo um tratamento dentário e, inesperadamente, precisa se mudar para outro país, ele pode esperar que seu tratamento seja concluído no exterior, afinal o novo dentista deveria saber aplicar técnicas semelhantes ao profissional atenrior. Da mesma forma, se dois laboratórios realizarem exatamente o mesmo exame, o ideal é que se possa esperar um resultado significativamente similar.

Essa consistência não vem por acaso. A padronização de procedimentos garante estabilidade e confiança aos mais diversos processos, e permite que resultados gerados por diferentes vias possam ser comparados. Na ciência, isso é particularmente importante. Para que possamos comparar resultados entre pesquisas, é necessário que elas tenham sido realizadas com metodologias similares. Caso contrário, o número de variáveis que pode ter influenciado nos resultados obtidos é grande demais, e não será possível fazer inferências a partir da comparação. A própria idealização do método científico traz o conceito de reprodutibilidade, pelo qual todo experimento científico precisa ser feito e descrito de forma que possa ser repetido por terceiros, que poderão testar as mesmas hipóteses usando métodos similares para confirmar as conclusões do experimento original. Portanto, a padronização nos procedimentos científicos é essencial. Para que essa consistência esteja presente nos laboratórios de biologia, são necessários estudos extensos e aprofundados das metodologias existentes para cada etapa dos protocolos. É preciso que diversos métodos e ferramentas sejam testados em um mesmo contexto, para que as melhores opções sejam descobertas e fixadas para todos os experimentos naquele contexto no qual foram realizados os testes. Isso pode levar de vários meses a anos, dependendo do protocolo. Para algumas áreas da ciência, no entanto, isso pode ser tempo demais.

Atualmente, uma das principais áreas de estudo do GIA está relacionada com a aplicação de técnicas e ferramentas de análise de DNA ambiental (eDNA) para avaliação de ambientes aquáticos. O DNA ambiental nada mais é que o material genético liberado continuamente por organismos em seu meio através de células, esporos, muco, secreções, folhas, fezes, entre outros materiais que se desprendem durante as atividades cotidianas dos seres vivos. O rastreamento desse material genético através de técnicas moleculares representa uma das áreas mais modernas da biologia atual. Essa técnica relativamente recente tem sido adaptada para elucidar uma série de demandas ambientais e vem sendo praticada por um número crescente de pesquisadores, empresas e grupos de pesquisa. Com o avanço da pesquisa na área, novos caminhos estão se abrindo no estudo de espécies raras e ameaçadas, na detecção precoce de espécies invasoras, no monitoramento biológico e nas estimativas de biodiversidade. A pesquisa com eDNA é tão promissora e atrativa que seu avanço se dá de forma extremamente rápida, com novos métodos, materiais, ferramentas e aplicações surgindo constantemente. Como consequência, o processo de padronização encontra grandes dificuldades. Com opções que se ampliam constantemente, fica impraticável testar e validar um protocolo de eDNA extenso, pois ele se torna ultrapassado antes mesmo de ser lançado.

Outra dificuldade na padronização de protocolos de eDNA se materializa na complexidade de sua natureza. O comportamento do DNA em ambientes aquáticos funciona de maneira única em cada situação. As taxas de liberação e degradação de DNA na água variam de acordo com muitos fatores abióticos como temperatura, intensidade de luz, turbidez, movimentação da água, pH, tempo de exposição no ambiente, entre outros, e bióticos, como biomassa do organismo, período do ciclo reprodutivo, e a própria variação entre espécies. Por isso, cada protocolo atualmente é feito para um único grupo taxonômico em um único contexto (águas turvas ou límpidas, rios ou lagos, água doce ou salina), e a generalização por enquanto não é viável.

O dinamismo intenso gerado pela grande variedade de métodos disponíveis se torna um problema em duas frentes: i) na pesquisa científica, dificulta a avaliação e escolha das metodologias por parte de pesquisadores e gera uma enorme variação nos trabalhos publicados sobre eDNA. ii) na área comercial, impede o estabelecimento de normas, diretrizes e boas práticas no fornecimento de serviços por parte de empresas, uma vez que a grande variação nos métodos torna impossível obter uma certificação específica para as análises oferecidas. Considere a seguinte comparação: a rápida expansão das tecnologias de comunicação (redes sociais e outras mídias digitais) traz inúmeras vantagens à sociedade. Porém, ao mesmo tempo, surgem problemas inéditos no campo do direito e da ética, como a liberdade de expressão e a segurança virtual dos usuários. Essas áreas da tecnologia são muito recentes e crescem em uma velocidade estonteante, de forma que governos e autoridades ainda não puderam definir claramente regulações de conteúdo e legislações a respeito. A pesquisa com eDNA avança de forma semelhante: rapidamente e com pouco controle.

O eDNA ainda tem um longo caminho a percorrer até que essas dificuldades sejam contornadas. Recentemente, alguns estudos vêm trazendo comparações diretas entre diferentes protocolos e avaliações de abordagens alternativas, na tentativa de trazer simplicidade e previsibilidade ao processo de escolha de metodologias. Mas esses estudos ainda são raros e limitados. Para o futuro, podemos esperar grandes avanços no estudo da bioquímica do eDNA, bem como novas abordagens capazes de contornar essa grande variação dos protocolos através de técnicas abrangentes como o multiplexing (análise de detecção com dois ou mais alvos na mesma reação) e o metabarcoding (análise generalista com sequenciamento genético). Apesar da grande complexidade envolvida na consolidação de metodologias nessas áreas de rápida expansão, tais técnicas vêm constantemente ganhando espaço na ciência e nos governos, contibuindo cada vez mais no direcionamento das políticas de gestão ambiental.

Referências

Trujillo‐González, Alejandro, et al. “Considerations for future environmental DNA accreditation and proficiency testing schemes.” Environmental DNA (2021).

Kumar, Girish, et al. “One size does not fit all: Tuning eDNA protocols for high‐and low‐turbidity water sampling.” Environmental DNA (2021).

Troth, Christopher R., et al. “Seasonality, DNA degradation and spatial heterogeneity as drivers of eDNA detection dynamics.” Science of the Total Environment 768 (2021): 144466.

Thalinger, Bettina, et al. “The effect of activity, energy use, and species identity on environmental DNA shedding of freshwater fish.” Frontiers in Ecology and Evolution 9 (2021): 73.