A aquicultura é responsável pela produção controlada de organismos aquáticos. No entanto, esta atividade vem sofrendo com problemas sanitários causados por bactérias, que por sua vez representam um problema dentro do setor animal. Na produção de animais aquáticos existem patógenos conhecidos por causarem surtos de doenças levando a grandes perdas econômicas no cenário mundial. Além disso, alguns destes patógenos também são relatados em casos de infecções em humanos, representando um alerta quanto a transmissão zoonótica. Adicionalmente têm crescido os relatos de resistência a diferentes classes de antibióticos relacionados à produção aquícola, que representa risco não só aos animais cultivados, mas também para os humanos que entram em contato com bactérias altamente virulentas e resistentes. Neste sentido a bioinformática tem papel fundamental na realização de estudos no âmbito da genômica bacteriana, sobretudo na investigação de características de virulência, resistência antimicrobiana, de plasticidade, além de aspectos biológicos e evolutivos que ajudam a entender as características fenotípicas apresentadas pelos organismos estudados, contribuindo assim para o monitoramento de patógenos importantes. O conhecimento aprofundado do patógeno permite traçar novas perspectivas para o futuro da sanidade animal, dentro da perspectiva da saúde única, como a produção de novas vacinas, alternativas para o controle de infecções nos sistemas produtivos e para promover o trabalho de conscientização da população sobre as consequências do uso indiscriminado de antibióticos na produção animal e seus riscos para a continuidade da atividade e para saúde pública.
Autores: Rebeca Dias Serafim-Lima, Marcela Laryssa Oliveira Duarte, Victor Silveira Caricatte De Araújo, Angelo Carlo Chaparro Barbanti, Flávia Figueira Aburjaile
1. Introdução
A aquicultura é a atividade responsável pelo cultivo controlado de organismos aquáticos, como peixes, moluscos, crustáceos, anfíbios e algas, para fins de consumo, conservação ou mercado ornamental. Assim como em outras atividades agropecuárias, a intensificação dos sistemas produtivos tem levado ao aumento da propagação de doenças. Em especial, as infecções bacterianas têm sido responsáveis por grandes perdas econômicas [1], devido aos seus impactos sobre a sanidade animal. Nesse sentido, o controle de bactérias patogênicas é crucial para a manutenção e continuidade da atividade aquícola.
O controle de surtos de infecções bacterianas começa com ações preventivas, que incluem o estudo do patógeno. Os fatores de virulência, por exemplo, são determinantes para que as bactérias causem doenças e podem atuar individualmente ou conjuntamente no processo de infecção [2]. Entre esses fatores estão os sistemas de secreção, adesinas, toxinas, entre outros. Por essa razão, a investigação genômica desempenha papel fundamental na compreensão dessas características patogênicas. A genômica comparativa, por sua vez, permite a análise integrada de dois ou mais genomas, a fim de identificar características semelhantes ou distintas [3], aprofundando assim o entendimento sobre a biologia de patógenos de interesse, como os relatados na aquicultura.
Dentre as áreas de atuação da Bioinformática, destaca-se a investigação de bactérias patogênicas de animais aquáticos, especialmente aquelas associadas a doenças em peixes, que representam a maior parcela da produção aquícola brasileira. Além do foco na prevenção e na sanidade animal, há também a preocupação com a saúde única, visto que existem diversos patógenos de animais aquáticos relatados em casos de infecções em humanos, o que gera grande alerta à saúde pública.
2. A bioinformática no monitoramento de patógenos
Dentre as abordagens utilizadas para monitoramento de patógenos está a investigação de genes de virulência e resistência que são fundamentais no contexto do surgimento das infecções e na sua prevalência. Nesse contexto, realiza-se a caracterização genômica de patógenos a partir do sequenciamento do genoma completo, o controle da qualidade dos dados, identificação taxonômica, estudos filogenômicos para avaliar diversidade e eventos evolutivos, como também estudos de pangenoma, panviruloma e panresitoma, estudos de mobiloma, dentre outras análises de bioinformática. Estas abordagens, permitem compreender características expressas fenotipicamente em experimentos de bancada e a campo. A investigação de bactérias ubíquas de ambientes aquáticos tem contribuído sobretudo para o entendimento da plasticidade genômica, em especial quanto à aquisição de genes relacionados à sobrevivência em ambientes com exposição a metais e a antimicrobianos. Além disso, a investigação genômica de bactérias isoladas dentro do território brasileiro ajuda a entender sobre a evolução genômica não só localmente, mas possibilita comparar o perfil genômico de cepas brasileiras em relação a cepas de outras localidades, que é importante para aumentar o conhecimento a respeito dos fatores presentes no ambiente que influenciam a aquisição de características de patogenicidade por um determinado grupo.
Em virtude disso, o Laboratório de Bioinformática Integrativa (LBI/UFMG) busca manter uma rede de colaboradores de diferentes universidades composta por pesquisadores das áreas de biologia, veterinária, aquicultura, microbiologia, genética entre outras áreas do conhecimento, para reunir informações relevantes para o estudo dos organismos de interesse. Além disso, o nosso grupo de pesquisa é composto por alunos de bioinformática da UFMG com experiência em diferentes áreas, compondo uma rede de conhecimento diversa e integrada a estudantes de outros programas. Dentre os patógenos causadores de doenças em peixes alvo do grupo de pesquisa estão bactérias dos gêneros Aeromonas [4]. Os autores identificaram uma grande variedade de genes de virulência, além de genes de resistência a metais pesados e a diferentes classes de antibióticos em genomas brasileiros de Aeromonas jandaei isoladas de tilápia do Nilo, sugerindo aquisição por transferência horizontal de genes que conferem vantagens adaptativas a este patógeno. Além disso, já foram publicados trabalhos de investigação genômica de outras espécies dos gêneros Aeromonas [5] e Plesiomonas [6] juntamente com outros gêneros que afetam a sanidade de animais aquáticos contribuindo assim para compreensão das infecções bacterianas na aquicultura. A figura 1 demonstra um exemplo de fluxo de análises de patógenos em peixes.
Figura 1. (1) Tanque de produção de peixes, (2) coleta de indivíduos para isolar o patógeno, (3) isolamento bacteriano, (4) extração do DNA do patógeno, (5) sequenciamento do genoma completo, (6) investigação do genoma para identificar sequências de interesse na área (fármacos e vacinas), (7) estudos comparativos, (8) divulgação das informações para a comunidade científica e para o setor produtivo.
3. Conclusão
Conclui-se que o monitoramento de patógenos em atividades agropecuárias tornou-se uma necessidade urgente para o futuro da produção sustentável, sobretudo em países que possuem posição relevante neste cenário, como é o caso do Brasil. Dessa forma, os trabalhos desenvolvidos no laboratório são extremamente relevantes e úteis para o estudo de patógenos de interesse aquícola, veterinário e no contexto de saúde única. Os achados encontrados pelo grupo de pesquisa corroboram na prevenção de surtos de doenças em cultivos de animais aquáticos para o combate a “pandemia silenciosa” de resistência antimicrobiana e reforçam as perspectivas futuras de controle de patógenos sob a perspectiva de saúde única.
Agradecimentos. Agradecimentos. CAPES, CNPq, FAPEMIG e Rede RECOM.
4. Referências
[1] MAEZONO, Miho; NIELSEN, Rasmus; BUCHMANN, Kurt; NIELSEN, Max. The current state of knowledge of the economic impact of diseases in global aquaculture. Reviews in Aquaculture, v. 17, n. 3, p. e70039, 2025. DOI: https://doi.org/10.1111/raq.70039
[2] WU, Hsing‑Ju; WANG, Andrew H. J.; JENNINGS, Michael P. Discovery of virulence factors of pathogenic bacteria. Current Opinion in Chemical Biology, v. 12, n. 1, p. 93‑101, 2008. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cbpa.2008.01.023
[3] WEI, L.; LIU, Y .; DUBCHAK, I.; SHON, J.; PARK, J. Comparative genomics approaches to study organismo similarities and differences. Journal of Biomedical Informatics, v. 35, n. 2, p. 142–150, abr. 2002. DOI: 10.1016/S1532-0464(02)00506-3. DOI: https://doi.org/10.1016/S1532-0464(02)00506-3
[4] DUARTE, M. L. O.; et al. In silico characterization of resistance and virulence genes in Aeromonas jandaei strains isolated from Oreochromis niloticus in Brazil. Microorganisms, v. 13, n. 5, p. 1094, 08 May 2025. DOI: https://doi.org/10.3390/microorganisms13051094
[5] MAIA, J. C. S.; et al. Genomic characterization of Aeromonas veronii provides insights into taxonomic assignment and reveals widespread virulence and resistance genes throughout the world. Antibiotics, v. 12, n. 6, p. 1039, 2023. DOI: https://doi.org/10.3390/antibiotics12061039
[6] ABURJAILE, F. F.; et al. Genomic islands and mobilome demonstrate a potential pathogen, the Plesiomonas shigelloides, as in Nile tilapia (Oreochromis niloticus). The Microbe, v. 8, p. 100441, 2025. DOI: https://doi.org/10.1016/j.microb.2025.100441