Big Data para Vigilância Epidemio-Genômica de Zika aplicada em Saúde Pública

O Zika virus (ZIKV) é um vírus pertencente à família Flaviviridae e ao gênero Flavivirus. O vírus já foi isolado de diferentes espécies de mosquitos do gênero Aedes (Aedes africanus). No Brasil, o principal vetor é o A. aegypti. O vírus foi isolado pela primeira vez em 1947 a partir do sangue de um macaco Rhesus, em Uganda (Dick et al., 1952). O genoma viral consiste em uma molécula de RNA de sentido positivo de fita simples composta por cerca de 10.700 bases, codificando 3.400 aminoácidos. Análises filogenéticas mostraram três linhagens de ZIKV, sendo duas  provenientes da África (East e West África) e uma da Ásia. Mais recentemente, a classificação de duas linhagens foi proposta: Africana e Asiática (Gatherer e Kohl, 2016), com variação menor de 4% em suas sequências de aminoácidos. A primeira confirmação de infecção por ZIKV em humano ocorreu em 1952 em um paciente no Leste da África.

Desde então a ocorrência de casos esporádicos e evidências sorológicas mostram atividade do ZIKV em vários países da África e Ásia. No Brasil, a recente epidemia resultou na mais complexa emergência de saúde pública da história. No início do ano de 2015, a infecção por ZIKV e a transmissão autóctone foram confirmadas no Brasil (Campos et al., 2015; Zanluca et al., 2015) com primeiro surto na região nordeste. E, a partir, de fevereiro de 2016, a doença aguda pelo ZIKV foi incluída como sendo uma doença de notificação compulsória universal. Em 2016, na semana epidemiológica 32, a região Nordeste apresentou um total de 72,222 casos de ZIKV, com incidência de ZIKV de: (i) 328.2 casos/100 mil habitantes na Bahia; (ii) 191.5 casos/100 mil habitantes em Alagoas; (iii) 101.4 casos/100 mil habitantes no Rio Grande do Norte; (iv) 83.7 casos/100 mil habitantes na Paraíba; (v) 54.0 casos/100 mil habitantes no Maranhão; (vi) 47.4 casos/100 mil habitantes no Ceará; (vii) 17.6 casos/100 mil habitantes em Sergipe; (viii) 10.5 casos/100 mil habitantes no Piauí; (ix) 4.7 casos/100 mil habitantes em Pernambuco (Sinan Net, 17/08/2016).

A notificação de casos suspeitos de Doença aguda pelo ZIKV é realizada por meio do Sistema de Informação de Agravos de Notificação (SINAN). Os dados referentes dessa base já se encontram disponíveis, linkados e normalizados no Centro de Integração de Dados e Conhecimentos para Saúde (Cidacs). Em relação à Doença Aguda pelo ZIKV algumas manifestações clínicas são observadas, como: (i) febre leve (< 38.5ºC); (ii) erupção no primeiro ou segundo dia; (iii) dor muscular leve; (iv) dor articular leve a moderada; (v) edema leve nas articulações (vi) prurido e; (vii) conjuntivite não purulenta (Cardoso et al., 2015).

Além destas, manifestações neurológicas severas também são observadas, como: (i) Síndrome de Guillain-Barré (SGB); (ii) encefalite; (iii) meningoencefalite; (iv) mielite e; (vii) microcefalia congênita.

Atualmente, o conhecimento da epidemiologia genética e genômica do ZIKV se encontra escasso devido às dificuldade encontradas na recuperação de genomas do vírus diretamente de amostras clínicas. E, ao limitado número de sequências nucleotídicas disponíveis em bases de dados como o GenBank com de casos de ZIKV isolados no Brasil. Essas sequências são resultados de análises filogenéticas e outras de bioinformática.

A união dos dados genômicos com os dados da epidemia contidos nos bancos GenBank, Sinan e o Departamento de Informática do Sistema Único de Saúde (DataSUS) podem auxiliar o sistema de saúde na identificação de pólos mais sensíveis à determinadas manifestações e/ou regiões mais propensas a epidemias. Dessa maneira, o atual estudo pretende aplicar técnicas de bioinformática e de big data, com destaque para aprendizagem de máquina, mineração e integração de dados a partir de registros disponíveis no CIDACS, considerando a caracterização do perfil de ocorrência de arboviroses urbanas (Dengue/Chikungunya/ZIKV) em áreas com registro de sequenciamento de amostras e dados genotípicos, visando análise de modo integrado os perfis. Essas metodologias, quando validadas poderão ser adotadas em outras pesquisas no âmbito da Fiocruz e também poderão ser adotadas pelos gestores das três esferas de gestão do Sistema Único de Saúde (SUS), quando disporem de estrutura e pessoal capacitado, uma vez que o acesso e o custo das mesmas tendem a reduzir na escala da evolução tecnológica.

Objetivo geral:

Objetivos Específicos:

1.  Buscar, extrair e curar sequências publicamente disponíveis de genomas de Zika virus (ZIKV) no Brasil obtidas em bases de dados primárias de sequências nucleotídicas.
2.  Integrar o dado genômico com o dado epidemiológico de incidência de Zika e microcefalia, estratificados por estados e municípios para marcar os locais de isolamento de genomas do vírus encontrado nas bases de dados das sequências.