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Tipo: Tese
Título: Integração de métodos computacionais clássicos e baseados em inteligência artificial para classificação tumoral e identificação de compostos vegetais com potencial anticâncer
Título em inglês: Integration of classical and ai-based computational methods for tumor classification and identification of plant compounds with anticancer potential
Autor(es): Azevedo, Francisca Fernanda Nunes
Orientador: Zanatta, Geancarlo
Palavras-chave em português: Biologia computacional;PI3Kα;mTOR;Mutação;Câncer;Fitoquímico
Palavras-chave em inglês: Computational biology;PI3Kα;mTOR;Mutation;Cancer;Phytochemical
CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS
Data do documento: 2026
Citação: AZEVEDO, Francisca Fernanda Nunes. Integração de métodos computacionais clássicos e baseados em inteligência artificial para classificação tumoral e identificação de compostos vegetais com potencial anticâncer. 2026. 127 f. Tese (Doutorado em Bioquímica) – Programa de Pós-Graduação em Bioquímica, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2026.
Resumo: O câncer é uma das principais causas de morbimortalidade no mundo, representando um desafio significativo para a saúde pública e para os sistemas econômicos globais. Apesar dos avanços terapêuticos, muitos tratamentos ainda apresentam eficácia limitada e estão associados a efeitos adversos consideráveis. Essa limitação está frequentemente relacionada à complexidade molecular da doença e à ativação de vias de sinalização oncogênicas que sustentam a progressão tumoral. Entre os principais mecanismos moleculares envolvidos na tumorigênese, destaca-se a hiperativação da via de sinalização PI3K/AKT/mTOR, frequentemente associada ao aumento da proliferação celular, sobrevivência tumoral, resistência terapêutica e evasão imunológica. A isoforma PI3Kα, codificada pelo gene PIK3CA, está entre as proteínas mais frequentemente mutadas em diversos tipos de câncer, incluindo o câncer de endométrio. Sua ativação promove a modulação de múltiplos processos celulares por meio da ativação dos complexos mTORC1 e mTORC2, reforçando seu papel central na manutenção do fenótipo tumoral. Diante desse contexto, torna-se fundamental a identificação de novas moléculas capazes de atuar como inibidores seletivos ou duais de PI3Kα e mTOR. Para isso, métodos computacionais, como a bioinformática estrutural, machine learning e deep learning, têm se consolidado como ferramentas estratégicas no processo de descoberta de fármacos. Além da prospecção de novos inibidores, o desenvolvimento de modelos computacionais também pode contribuir para a identificação e caracterização da carga tumoral em diferentes tipos de câncer, permitindo uma melhor estratificação molecular e prognóstica. Nesse contexto, esta tese está estruturada em três eixos complementares. No primeiro capítulo, apresenta-se uma revisão das principais abordagens computacionais aplicadas ao descobrimento racional de fármacos, discutindo fundamentos teóricos, avanços metodológicos e limitações, com foco em bioinformática estrutural, machine learning e deep learning em oncologia. No segundo capítulo, foram realizadas análises de bioinformática estrutural para identificar, caracterizar e avaliar compostos vegetais atropoisoméricos com potencial de inibição das proteínas PI3Kα e mTOR, incluindo triagem virtual em bancos de dados, estudos de interação molecular e dinâmica molecular. No terceiro capítulo, foi desenvolvido um pipeline multimodal para predição de TMB em câncer de endométrio (TCGA-UCEC), integrando dados transcriptômicos e histopatológicos digitais para a identificação e caracterização da carga tumoral. O câncer endométrio, trata-se de um dos tipos de câncer com maior frequência de mutações em PIK3CA e com crescimento preocupante em mulheres jovens, o que reforça a relevância clínica da abordagem proposta. Espera-se que os resultados obtidos contribuam para o desenvolvimento racional de novos inibidores seletivos e duais de PI3Kα e mTOR, além de fornecer subsídios computacionais para a caracterização molecular do câncer de endométrio, ampliando as perspectivas para estratégias terapêuticas mais personalizadas e precisas.
Abstract: Cancer is one of the leading causes of morbidity and mortality worldwide, posing a significant challenge to public health and global economic systems. Despite therapeutic advances, many treatments still have limited efficacy and are associated with considerable adverse effects. This limitation is often related to the molecular complexity of the disease and the activation of oncogenic signaling pathways that sustain tumor progression. Among the main molecular mechanisms involved in tumorigenesis, the hyperactivation of the PI3K/AKT/mTOR signaling pathway stands out, often associated with increased cell proliferation, tumor survival, therapeutic resistance, and immune evasion. The PI3Kα isoform, encoded by the PIK3CA gene, is among the most frequently mutated proteins in various types of cancer, including endometrial cancer. Its activation promotes the modulation of multiple cellular processes through the activation of the mTORC1 and mTORC2 complexes, reinforcing its central role in maintaining the tumor phenotype. Given this context, it is essential to identify new molecules capable of acting as selective or dual inhibitors of PI3Kα and mTOR. To this end, computational methods such as structural bioinformatics, machine learning, and deep learning have established themselves as strategic tools in the drug discovery process. In addition to prospecting for new inhibitors, the development of computational models can also contribute to the identification and characterization of tumor burden in different types of cancer, allowing for better molecular and prognostic stratification. In this context, this thesis is structured around three complementary axes. The first chapter presents a review of the main computational approaches applied to rational drug discovery, discussing theoretical foundations, methodological advances, and limitations, with a focus on structural bioinformatics, machine learning, and deep learning in oncology. In the second chapter, structural bioinformatics analyses were performed to identify, characterize, and evaluate atropoisomeric plant compounds with the potential to inhibit PI3Kα and mTOR proteins, including virtual screening in databases, molecular interaction studies, and molecular dynamics. In the third chapter, a multimodal pipeline was developed for predicting TMB in endometrial cancer (TCGA-UCEC), integrating transcriptomic and digital histopathological data to identify and characterize tumor burden. Endometrial cancer is one of the types of cancer with the highest frequency of PIK3CA mutations and with worrying growth in young women, which reinforces the clinical relevance of the proposed approach. The results obtained are expected to contribute to the rational development of new selective and dual inhibitors of PI3Kα and mTOR, in addition to providing computational support for the molecular characterization of endometrial cancer, broadening the prospects for more personalized and precise therapeutic strategies.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/86791
ORCID do(s) Autor(es): https://orcid.org/0009-0007-6596-4715
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/8533821991763328
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0003-0111-5347
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/0917233985436545
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
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