Genoma humano, gêmeo digital e medicina personalizada

Em agosto de 2026, o consórcio The Genome in a Bottle (GIAB) publicou na revista Cell a reconstrução completa “telômero a telômero' de um genoma humano diploide de referência (HG002), alcançando exatidão quase perfeita em 99,4% de sua extensão. Foram anotados os genes e sequências repetitivas em ambos os sexos (haplótipos). Foi confirmada a existência de 19.956 genes codificadores de proteínas no haplótipo materno e 19.190 genes codificadores de proteínas no haplótipo paterno.

Será agora possível diagnosticar mutações escondidas em regiões altamente repetitivas e polimórficas do DNA que antes eram invisíveis aos testes clínicos? Não, o genoma humano de referência atual não apresenta todo o espectro da diversidade genética humana e da hereditariedade da nossa espécie. O projeto Pangenoma Humano, iniciado em 2019, tem como objetivo construir uma referência pangenômica com o perfil da diversidade genética de todas as populações humanas. O grupo de pesquisadores pretende sequenciar 350 genomas e assim uma representação mais abrangente das variações estruturais da genética humana global. Até o momento, 47 genomas já estão disponíveis no UCSC Genome Browser , um navegador genômico on-line desenvolvido pela Universidade da Califórnia, Santa Cruz, CA, EUA.

As sequências de genomas humanos completos de mais de 2 mil indivíduos pertencentes a 26 populações diferentes estão disponíveis para consultas on-line no Microsoft Learn. A plataforma Genomics England, uma iniciativa do NHS (National Health Service) contém os dados epidemiológicos, bioquímicos e genômicos de mais 100 mil cidadãos britânicos. A plataforma All of Us, uma iniciativa histórica do NHI (National Institutes of Health) disponibiliza informações de mais de 870 mil prontuários eletrônicos de saúde, que inclui os dados genômicos, medições físicas, exames de sangue, urina, saliva e dados de dispositivos vestíveis (wearables).

O compartilhamento de dados tem sido imprescindível para o desenvolvimento da medicina genômica, cujos avanços vão garantir no futuro o desenvolvimento de medicamentos para os pacientes de doenças comuns e raras que afetam todas as etnias. O programa Genomas Brasil, coordenado pelo Ministério da Saúde, Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação, e vários grupos de pesquisas associados, visa construir o maior banco genético nacional para implementar a medicina de precisão e personalizada no Sistema Único de Saúde (SUS).

Nas primeiras análises de 26 genomas de representantes da população brasileira foram identificadas 8 milhões de variantes genéticas nunca antes relatadas em outro grupo populacional do mundo. Entre os 18 perfis genéticos identificados, os mais comuns são aqueles com múltiplas ancestralidades. Também ficou conhecido que 75% das sequências de DNA de origem paterna (cromossomo Y) dos brasileiros são herdadas de populações europeias brancas, 14,5% africanas e apenas 0,5% indígenas.

A parte da herança materna (mitocondrial) da população brasileira é de origem africana (36%) e indígena (34%). A pesquisa também identificou 450 genes variantes associados a doenças cardíacas e obesidade na população brasileira. Foram também identificados outros 815 genes variantes relacionados direta ou indiretamente às doenças infecciosas como malária, hepatite, gripe, tuberculose, salmonelose e leishmaniose. Estas informações são importantes para as pesquisas em medicina personalizada, que promete ser mais eficaz e segura pois leva em conta as características genéticas individuais de cada paciente.

A revolução genômica redefiniu a biologia moderna. A aplicação das tecnologias genômicas e farmacogenômicas que identificam subcategorias de pacientes tratáveis ou resistentes é uma promessa da medicina personalizada. Com a genetização dos nossos corpos, ser portador de uma mutação de doença, ser identificado como em risco genético para a doença, tem causado o surgimento de grupos de cidadãos organizados cujas reivindicações têm contribuído com a ciência regulatória. Este campo da medicina define as normas, diretrizes e procedimentos estabelecidos por órgãos governamentais e agências reguladoras, como a Anvisa, e órgãos internacionais (FDA, EMA) e que devem ser seguidos por indústrias farmacêuticas, hospitais e laboratórios. Assim, torna-se possível alinhar os avanços científicos e tecnológicos às reais necessidades da população, garantindo maior confiança pública, equidade no acesso às inovações e sustentabilidade nas políticas de saúde.

Fisiologia é o estudo das funções dos organismos vivos e de suas partes, incluindo os múltiplos mecanismos químicos e físicos que governam essas funções e os sistemas orgânicos, isto é, sistema respiratório, cardiovascular, nervoso, etc. Os estudos da fisiologia moderna tiveram início entre os séculos 15 e 16, com contribuições fundamentais de Miguel Servet (1511-1553) e William Harvey (1578-1657). Eles foram os primeiros médicos a descrever corretamente a circulação pulmonar e a circulação sanguínea sistêmica, estabelecendo que o sangue circula continuamente pelo corpo impulsionado pelo coração. A biologia de sistemas, que estuda o organismo como um todo, tem possibilitado a análise de dados em níveis hierárquicos progressivamente mais complexos dos sistemas fisiológicos humanos.

Modelos computacionais baseados em aprendizado de máquina e IA vêm sendo usados para fazer simulações dinâmicas com dados de múltiplas escalas (multiômicas) – incluindo genômica, transcriptômica, proteômica e metabolômica – para entender como genes, proteínas e metabólitos interagem para formar grandes redes funcionais e bioquímicas. A construção de sistemas biológicos em dispositivos microfluídicos como os órgãos em chip (organs-on-chips), que mimetizam a arquitetura mecânica e funcional de órgãos humanos (como pulmão, coração ou fígado), vem sendo usada para desenvolvimento de novos medicamentos.

Os organoides – modelos tridimensionais (3D) de cultura celular in vitro – criados a partir de células-tronco de doadores, têm permitido a extração, análise e predição de respostas biológicas humanas após estimulação tanto fisiológica como patológica e prever a resposta a um fármaco. No futuro, espera-se que indivíduos humanos digitais criados por IA, conhecidos como gêmeos digitais, sejam capazes de gerar grandes volumes de informações para a prática da medicina. Os humanos digitais poderão contribuir para a criação de representações dinâmicas e funcionais do organismo humano, capazes de simular processos fisiológicos, cognitivos e comportamentais. Pesquisadores e médicos poderão utilizar gêmeos digitais individuais ou coortes inteiras de populações clínicas virtuais em ensaios clínicos in silico, permitindo a simulação precisa de respostas fisiológicas, patológicas e terapêuticas. Essa abordagem promete revolucionar o desenvolvimento de medicamentos e vacinas, reduzindo custos, tempo e riscos associados aos testes clínicos tradicionais, além de possibilitar uma medicina personalizada baseada em dados genômicos, epigenéticos e ambientais. Por exemplo, réplicas de pacientes com todas suas informações genéticas e clínicas poderão responder aos “e se' na tomada de decisão médica.

A questão central a ser respondida é se as IAs criadoras de gêmeos digitais incorporação o repertório de valores morais, princípios éticos e dimensões afetivas que tradicionalmente orientam médicos, familiares e grupos sociais nas decisões clínicas relacionadas à vida humana. A célebre indagação de Shakespeare – “Ser ou não ser, eis a questão'– sintetiza o dilema mais profundo de nós humanos sobre viver ou morrer diante do sofrimento e incertezas da vida. Entramos na era da IA agêntica, marcada pela atuação de agentes autônomos capazes de agir, executar tarefas e tomar decisões em nome do usuário, usando regras estatísticas e lógicas com mínima intervenção humana. No futuro, as IAs agênticas serão capazes de agir de forma eticamente sensível, socialmente responsável e politicamente adequada, respeitando a complexidade inerente à condição humana? É preciso refletir.

(*) José Belizário é pesquisador da Escola de Artes, Ciências e Humanidades da USP.

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