Tomografia computadorizada, uma ferramenta de seleção de alta precisão

Novas tecnologias como a tomografia computadorizada empregada como parte de um programa de seleção genética oferecem oportunidades incríveis para melhorar a seleção de nossos cachaços. Graças a esta ferramenta, podemos coletar informações em grande escala sobre o interior de nossos suínos, ao vivo e sem comprometer seu bem-estar. Nestes tempos em que tanto se fala de outras tecnologias como a genômica que, sem dúvida, desempenha um papel fundamental em nosso programa de melhoramento, há uma frase que repetimos como um mantra e nos recorda o que é importante: “Nos tempos da genômica o fenótipo continua sendo o Rei”, e é que, apesar da enorme contribuição da genômica, a coleta de informações em granjas e centros de testagem para avaliar a expressão variável do genótipo de um organismo em um determinado ambiente fenótipo continua sendo fundamental, e por esse motivo, a precisão e variedade dos dados coletados aumentaram exponencialmente nos últimos anos.

Tomografia computadorizada: tecnologia aplicada na seleção dos suínos do presente e do futuro

O uso da tomografia computadorizada (TC) como parte integrante de um programa de seleção é o melhor exemplo de como uma tecnologia de ponta pode contribuir para selecionar suínos mais robustos e eficientes, adaptados às demandas do setor.
A TC é um método de diagnóstico por imagem amplamente utilizado na medicina humana e, em menor grau, na clínica veterinária. Baseia-se na utilização de raios X para escanear o animal por completo, realizando cortes transversais (1.100 imagens em um suíno inteiro) que permitem criar uma imagem tridimensional completa do animal, incluindo todas as suas estruturas, ossos, músculos e órgãos.

Quais são as vantagens da TC como parte de um programa de melhoramento genético?

• Análise da composição da carcaça (rendimento de cortes e percentuais magros) nos machos candidatos à seleção em vida, o que permite estimar valores genéticos de forma mais precisa e desenvolver novos valores genéticos (por exemplo, para rendimento de presunto ou cobertura de gordura no presunto). Seleção específica de machos de acordo com as necessidades de cada produtor.

• Permite ampliar de forma significativa o número de animais analisados em comparação com outras ferramentas, como as análises de carcaça em frigoríficos. Milhares de animais são testados a cada ano.

• Incorporação de fenótipos que não podem ser avaliados de outra forma em animais vivos, como a presença de lesões por osteocondrose ou artrite nas articulações, que podem causar claudicação em fases posteriores da vida do animal.

• Novos fenótipos que permitem selecionar animais mais robustos com base em outras características (volume cardíaco, hepático, pulmonar etc.).

Como a TC foi incorporada ao programa de seleção genética?

Seu uso começou em 2008, como uma forma alternativa de analisar a composição da carcaça dos machos em teste, que pudesse substituir os protocolos de dissecação em matadouro realizados anteriormente em animais aparentados.

O processo de análise das imagens foi realizado durante anos de forma manual, identificando as diferentes áreas anatômicas e tipos de tecidos (osso, gordura e músculo), o que já representou um avanço significativo. Em 2016, foi implementado um primeiro método mais automático de análise de imagens de TC, que permitia distinguir entre as principais partes (presunto, paleta, lombo e panceta). O surgimento das tecnologias de Inteligência Artificial (IA) foi fundamental para a automatização desse processo, essencial para ampliar o uso dessa ferramenta e aumentar o número de animais analisados de forma mais eficiente.

No entanto, a IA requer um processo prévio de treinamento, para o qual é necessária uma base de dados extensa com imagens previamente analisadas que sirvam de modelo. No nosso caso, essa base de dados estava disponível graças aos anos anteriores de análises com TC, durante os quais já se havia avançado significativamente na segmentação dos tecidos e na identificação, na imagem, dos voxels (as menores unidades que compõem uma imagem tridimensional, semelhantes aos pixels em uma fotografia) que pertencem a diferentes tecidos.

A qualidade desse processo de automatização baseado em IA pode ser avaliada por meio de análises genéticas e da estimativa da herdabilidade dos caracteres calculados com base nessas imagens. Quanto maior a herdabilidade, menor é o ruído causado por outros fatores e mais confiáveis são as informações obtidas e utilizadas no cálculo dos valores genéticos. A herdabilidade do percentual e da composição magra das diferentes partes é moderada a alta (faixa de 0,33 a 0,75), demonstrando o valor dessa tecnologia.

A automatização do processo de análise e a padronização do procedimento, assim como os protocolos de manejo dos machos, permitem que, atualmente, mais de 15.000 machos (de quatro linhas genéticas, tanto paternas quanto maternas) sejam analisados anualmente por meio dessa tecnologia.

Como a TC nos ajuda a melhorar a robustez dos suínos?

Poder observar em detalhe o interior de nossos suínos vivos nos abre a possibilidade de avaliar aspectos que até agora nem sequer eram concebidos. As possibilidades são muitas, e estamos apenas começando a compreender e aproveitar esse potencial. Atualmente, muitos dos esforços se concentram em identificar qualidades nos animais em idades jovens que possam ser associadas a suínos mais robustos e longevos. Atualmente, são avaliados:

A presença de lesões na cabeça do fêmur e do úmero, para identificar processos de artrite ou osteocondrose. Essa avaliação faz parte do objetivo de seleção de todas as linhas genéticas. O processo inclui uma etapa manual, que em breve será substituída por um processo automatizado de segmentação e quantificação das lesões, o que também permitirá incluir a avaliação de mais superfícies ósseas.

O tamanho e a forma da escápula têm sido avaliados e relacionados com a longevidade das fêmeas e com a presença de úlceras e outras lesões na paleta de fêmeas adultas.

Outros fenótipos que podem ser de interesse: Estão sendo realizadas pesquisas para desenvolver novos fenótipos relacionados às vísceras dos suínos, como o volume de órgãos como coração e pulmões, que podem estar relacionados à robustez dos animais e à sua tolerância ao estresse. No entanto, a automatização desses fenótipos apresenta desafios adicionais, pois esses órgãos têm comportamento dinâmico, mudando de forma e tamanho com a respiração e os batimentos cardíacos, o que complica o processo de análise automática. Atualmente, está sendo conduzida uma pesquisa em cooperação com a Faculdade de Veterinária da Universidade NMBU (Noruega), com o objetivo de integrar as informações obtidas por tomografia computadorizada (TC) com aquelas coletadas por meio de eletrocardiografia (ECG).

A tomografia computadorizada é um excelente exemplo de como uma tecnologia de ponta pode ser utilizada como parte fundamental de um programa de seleção de suínos, permitindo-nos conhecer detalhes sobre nossos animais que, há alguns anos, seriam inimagináveis. Porque “nos tempos da genômica, o fenótipo continua sendo o Rei”.