Čeští machři z laboratoře

„Máme mezi sebou saxofonistku, trombonistu, houslistku, dvě zpěvačky, z toho jednu operní,“ překvapuje mě Pavlína Maloy Řezáčová, když mluví o jednadvaceti vědcích ze skupiny Strukturní biologie, kterou řídí v Ústavu organické chemie a biochemie Akademie věd ČR (ÚOCHB).

„Myslím, že všichni, kdo jsou technického zaměření, si potřebují odpočinout u něčeho takového,“ komentuje fakt, že je mezi nimi tolik muzikantů. Sama si nejraději čistí hlavu u sborového zpěvu a amatérského divadla.

Její pracovní svět je proti tomu přísně exaktní. „Naše skupina se zajímá o trojrozměrné struktury molekul, které tvoří život, tedy proteiny, nukleové kyseliny a jejich komplexy. Když známe strukturu, můžeme se dozvědět něco o tom, jak funguje buňka, organismus, život. A pokud se zajímáme o konkrétní proteiny, které způsobují nemoci nebo jsou součástí virů, tak nám poznání pomůže v tom, který protein zastavit, urychlit nebo třeba modulovat jeho funkci,“ poodhaluje vedoucí jedné ze 49 výzkumných skupin ústavu, jehož úspěchy v nedávné minulosti přesáhly hranice naší země.

Zasloužil se o ně především Antonín Holý (1936–2012) a jeho výzkum antivirotik. Díky stále fungující spolupráci s americkou farmaceutickou společností Gilead Sciences vznikly účinné prostředky proti virům způsobujícím AIDS či hepatitidu B. Také experimentální lék na ebolu remdesivir, jenž se jeví slibně v boji s nemocí covid-19, nese český otisk. V Gilead Sciences jej vyvinul tým Tomáše Cihláře, jenž kdysi pracoval Holému po boku.

Je pochopitelné, že pacienti by rádi slyšeli, kdy se nějaká nadějná látka dostane až do podoby tablety, kterou jednoduše spolknou. To už ale není v moci vědců v ústavu.

Skupina Pavlíny Maloy Řezáčové například loni na podzim zveřejnila výsledky výzkumu nově syntetizovaných protinádorových látek, které při testech na myších ukázaly významné zmenšení velikosti nádoru a daly by se spojit s chemoterapií. Ačkoli se s nimi v laboratoři piplali šest let, je šance jen hypotetická.

„My jsme je zabalili, opatentovali a nabídli farmaceutickým firmám. Víc udělat nemůžeme,“ konstatuje pětačtyřicetiletá vedoucí.

Skepsi však nepropadá: „Nikdy nevíte, kdo váš objev v budoucnu využije. Může se stát jen kamínkem v mozaice něčeho dalšího.“

Obecně nízké šance potvrzuje i Michal Hocek, vedoucí skupiny Bioorganická a medicinální chemie nukleových kyselin: „Ve vývoji léčiv je pravděpodobnost posunu od biologicky aktivní látky k léku zhruba 1:10 000.“

Důvodem jsou podle něj vysoké finanční náklady, ale také konkurence podobných látek od jiných firem či toxicita nebo vedlejší účinky, které se projeví až při klinickém testování.

„Základní výzkum ale není primárně zaměřen na uvedení do praxe,“ upozorňuje. „Hlavním cílem je posouvání hranice poznání, což je to, co nás baví nejvíc a proč to děláme. Případný lék je třešnička na dortu.“

Pracovna Antonína Holého, jenž celý ústav také několik let řídil, zůstala zachována jako pamětní místnost. Na novou vědeckou krev i na návštěvníky, kteří do sídla instituce na Flemingově náměstí v Praze 6 zavítají, pak shlíží jeho busta. Je příznačné, že jí v těchto časech kdosi zakryl ústa a nos rouškou…

„Uvědomujeme si, že všechno, co tu máme, je díky němu,“ říká vědkyně Hana Macíčková Cahová, která sice s Antonínem Holým přímo nepracovala, ale jeho odkaz je podle ní na půdě ústavu stále patrný.

Hmatatelným důkazem je prosklená budova laboratoří, které se pro její tvar přezdívá Květák. Její výstavbu stejně jako celkovou rekonstrukci celého areálu v letech 2012–2017 si ústav zaplatil ze svého.

Investici překračující dvě miliardy korun (na dalších více než 800 milionů vyšlo přístrojové vybavení) umožnily příjmy z licenčních poplatků za využití patentů Antonína Holého, které instituce každoročně inkasuje. Například za rok 2018 to dělalo více než miliardu korun.

Rozšíření prostor také znamenalo navýšení počtu zaměstnanců a vznik nových výzkumných skupin. Dohromady teď v ÚOCHB pracuje na plné i částečné úvazky přibližně 800 lidí, z toho 180 cizinců.

Struktura ústavu je v rámci ostatních pracovišť Akademie věd ČR ojedinělá. „Funguje u nás systém nezávislých skupin, které pravidelně procházejí evaluacemi (hodnocením),“ objasňuje Dušan Brinzanik z komunikačního oddělení ÚOCHB.

„Skupiny vznikají nejdříve jako juniorské, mají volné ruce a základní finanční balíček na pět let. Po nich procházejí hodnocením nezávislého panelu odborníků, na jehož základě jsou buď povýšeny mezi seniorské, nebo končí, případně dostanou prodloužení.“

Zmiňuje také, že na juniorská vedoucí místa se obvykle vypisují mezinárodní konkurzy. Šanci mají i talentovaní postdoktorandi (absolventi vysoké školy s doktorským titulem) působící v ústavu, ale častěji uspějí lidé odjinud, třeba i vracející se „odchovanci“.

Mezi takové patří osmatřicetiletá Hana Macíčková Cahová, která si po návratu ze zahraničí „vysloužila“ vlastní skupinu projektem Virální RNA modifikace, s nímž zaujala Evropskou výzkumnou radu. Od ministerstva školství pak na základě toho obdržela na výzkum 49 milionů korun.

Téma jejího projektu zní sice složitě, ale zároveň aktuálně. RNA neboli ribonukleová kyselina plní v našich buňkách různé funkce, avšak u virů jakožto nebuněčných organismů je především nositelkou genetické informace, kterou vloží do napadených buněk hostitele a využije je ke svému rozmnožení. Stejně se chová současný strašák SARS-CoV-2.

Vedoucí skupiny Chemická biologie nukleových kyselin však nakonec při bádání přesunula svou pozornost spíše k bakteriím. V laboratoři využívá kmeny E.coli, které se běžně vyskytují v našich střevech.

„Během krátké doby jsme objevili úplně novou třídu RNA modifikací. Kam nyní směřujeme, je vztah mezi stresem, imunitním systémem a onemocněním,“ popisuje souvislosti, které mohou experimenty v laboratoři potvrdit.

Souhlasí tedy s tvrzením, že si člověk může nadměrným stresem vyvolat některé choroby sám? „Myslím si, že stoprocentně ano.“

Instituce se začala formovat v komunitě českých chemiků po druhé světové válce. Za oficiální datum vzniku se považuje rok 1953, kdy byl začleněn do nově vzniklé Československé akademie věd.

Česká vědecká chemie byla v naší zemi tradičně silná. Ústav z toho profituje a láká nejlepší lidi v oboru. Z tohoto podhoubí vzešel Antonín Holý a jeho kolegové. Díky penězům z jeho objevů si také ústav může dovolit přístrojové vybavení na úrovni odpovídající nejlepším laboratořím v zahraničí.

Hana Macíčková Cahová je přesvědčená, že zdejší ústav je srovnatelný se špičkovými pracovišti ve světě, a věří, že vědec si zde může budovat velmi dobrou kariéru. „Všichni cítíme, že ÚOCHB je značka, a chováme k ní velkou loajalitu,“ říká.

To potvrzuje i Michal Hocek ze skupiny Bioorganická a medicinální chemie nukleových kyselin. Už při studiu na Vysoké škole chemickotechnologické v Praze jej vnímal jako nejlepší chemický ústav v zemi.

„Od té doby jeho prestiž ještě vzrostla a je pro mě velká čest a privilegium, že jsem s ním mohl spojit svoji kariéru,“ říká padesátiletý vědec, jenž zde pracuje s roční přestávkou zahraniční stáže od roku 1993 a ve svých začátcích byl členem týmu Antonína Holého.

Počet členů v jeho vlastní skupině se pohybuje mezi 25–30 a skládá se především z mladých lidí v různých fázích studia a nedávných absolventů vysokých škol. Nadpoloviční většinu skupiny tvoří cizinci, úředním jazykem je proto angličtina.

Coby vedoucí se už do laboratoře tolik nedostane, administrativu či sepisování žádostí o granty, které se velkou měrou podílejí na financování výzkumu, však bere jako součást práce.

„Vymýšlím projekty, se studenty plánujeme a vyhodnocujeme experimenty a sepisujeme publikace. Je pro mě skvělou příležitostí, že se mnou pracují velmi talentovaní studenti a stážisté, kteří nejenže realizují mé vize a nápady, ale velmi často je ještě kreativně vylepší,“ pochvaluje si.

Před rokem se v souvislosti se skupinou Michala Hocka psalo o metodě „vypnutí“ vybraného genu DNA pomocí cíleného paprsku a jeho opětovného „zapnutí“ chemickou reakcí.

„V živém organismu by se tím dala regulovat syntéza proteinů a tím pádem i řada biologických procesů včetně těch patologických v případě onemocnění,“ komentuje Michal Hocek potenciál objevu.

„Tento projekt je však zatím spíše ve stadiu sci-fi, než že by už přímo směřoval k praktickým aplikacím,“ připomíná fakt, že objev a lék od sebe dělí roky.

Pokud jako sci-fi zní už název některé výzkumné skupiny, pak jsou to Molekulární stroje, které se svým sedmičlenným týmem „staví“ Jiří Kaleta. „Jsou to jakákoli ‚hejblátka‘, která známe z našeho světa, akorát zmenšená na velikost atomů,“ zjednodušeně popisuje vědec, jenž na ÚOCHB působí coby vědecký pracovník deset let.

Před třemi lety se jeho tým pochlubil výsledkem výzkumu, při němž ve spolupráci s Benem Feringou, nizozemským nositelem Nobelovy ceny za chemii, sestavili miniaturní molekulární motory, které se při ozáření světlem otočí. Nyní se zaměřili na molekulární „vypínače“, jejichž vlastnosti lze opět za pomoci světelného záření doslova přepínat.

„My jako lidstvo dokážeme život na Zemi úplně vymazat. Paradoxem však je, že z jednotlivých molekul neumíme vyrobit ani mouchu. Přitom, co to je? Jen extrémně složitý molekulární stroj,“ vykládá osmatřicetiletý vědec.

„Pokud chceme naše těla opravit nebo vylepšit, musíme pochopit, jak fungují na nejzákladnější úrovni.“

Jak připomíná, evoluce má ve zdokonalování biologických systémů náskok miliard let. Badatelé se je teď snaží napodobit a třeba i vylepšit a dát jim nové funkce. Jiří Kaleta si umí představit molekulární stroje jako součást paměťových médií nebo různých elektronických zařízení, případně jako revoluční pohonné jednotky schopné rozpohybovat miniaturní objekty.

Ne všechny objevy výzkumných skupin jsou hudbou budoucnosti. Vědci napříč ústavem nedávno spojili síly při řešení aktuálního problému, kterým byl nedostatek testovacích kitů (sad) na zjišťování přítomnosti koronaviru.

„Byli jsme osloveni profesorem Prymulou (tehdy předsedou Ústředního krizového štábu), jestli můžeme pomoci s testováním, což se podařilo naplnit kitem vyvinutým z domácích surovin,“ říká vedoucí skupiny, která se úkolu zhostila.

Sada obsahuje několik lahviček s roztoky a další pomůcky, jejichž prostřednictvím se virová RNA uvolní z odebraného vzorku a za pomoci organických rozpouštědel vysráží na skleněném povrchu miniaturních magnetických kuliček, vyrobených v Regionálním centru pokročilých technologií a materiálů v Olomouci. Obdobně fungují i nedostatkové zahraniční kity. Českým vědcům se podařilo vyrobit jejich náhradu velmi rychle.

„Osloveni jsme byli 15. března, za tři týdny už jsme měli kit připravený. Nyní máme zajištěné suroviny na výrobu asi 250 tisíc kitů,“ prozrazuje Pavel Šácha, jenž pod vedením Jana Konvalinky pracuje už od své vysokoškolské stáže.

V době nouzového stavu musel často pracovat z domu, což pro něj byla nová zkušenost. Je proto vděčný manželce, že vzala jejich čtyři děti na chalupu a on se mohl celé dny věnovat práci. „Kromě zalévání kytek a krmení domácích mazlíčků,“ upřesňuje.

„Komunikoval jsem třeba s dvaceti spolupracovníky z Akademie věd ČR denně, Státním zdravotním ústavem, vysokými školami, fakultními nemocnicemi. Všem patří dík, že se kit podařilo připravit a ověřit jeho funkci.“

Ačkoli jako vědec postupuje po krůčcích, klade si i dlouhodobé cíle. Rád by nalezl způsob, jak dopravit do mozku látku, která by pomohla při mozkové mrtvici. Aktuálně na to společně s kolegy z Ústavu makromolekulární chemie žádá o příspěvek Grantovou agenturu ČR.

„Věda je pro mě proces hledání cesty, aby věci fungovaly, raději než hledání důvodů, proč nejdou. Tímto se snažím řídit i v občanském životě,“ říká Pavel Šácha.