Prvních pět let činnosti BIOCEV pozvedlo českou vědu

Scházíme se ve chvíli, kdy je výzkumnému centru BIOCEV pět let. Když se ohlédnete zpět do doby, kdy byla činnost projektu plného vědců oficiálně spuštěna, jak uplynulé období vnímáte?

Především jako obrovskou výzvu vybudovat v České republice špičkovou výzkumnou instituci v oblasti biotechnologií a biomedicíny, kterou se podařilo úspěšně zvládnout. V ČR, a troufám si říct, že i v EU, se jedná o unikátní pracoviště, na jehož fungování se podílí šest ústavů AV ČR a dvě fakulty UK. Mezi nimi i 1. LF UK, což mě osobně velice těší. Naše týmy pravidelně publikují v předních časopisech, patentují své objevy, předávají zkušenosti studentům, mladým vědcům a významně přispívají k celkové prestiži BIOCEV i české vědy.

Jak činnost BIOCEV posunula?

Díky národním a evropským investicím do velkých výzkumných center, jako je BIOCEV a pět dalších center, se úroveň české vědy skutečně podařilo pozvednout. Mimo jiné i díky špičkovým přístrojům, srovnatelným s přístroji na jiných prestižních pracovištích ve světě. Dalším milníkem bylo zapojení našich laboratoří do mezinárodních výzkumných konsorcií, což zvyšuje úroveň jejich expertízy, efektivity a posiluje i jejich význam a důležitost v rámci mezinárodního výzkumného prostoru. Také mě těší, že se podařilo přilákat ze zahraničí řadu vyzrálých vědců včetně Čechů, kteří odešli takříkajíc na zkušenou.

Jste u činnosti BIOCEV od jeho počátku, od roku 2021 jste jeho vědeckým ředitelem, z čeho máte v práci největší radost?

Osobně mi největší radost dělají společné vědecké projekty s akademickými a univerzitními týmy, zapojení BIOCEV do národních i mezinárodních programů, silná podpora ze strany obce Vestec, Středočeského kraje a mnoha dalších partnerů z ČR i zahraničí. Je toho skutečně mnoho, co mi dělá radost. I takové „maličkosti“ jako třeba diskuse u dobrého oběda v kantýně. Jsem rád za četné pravidelné semináře, konference i workshopy. Tradičně k nám míří řada významných delegací, pro které je BIOCEV vždy velkým a milým překvapením.

Na sdílení drahých laboratorních přístrojů, a tím i společné výzkumné cestě vědců různých oborů si BIOCEV zakládá. Jaký tým vám tu vytane na mysli?

Například výzkum prof. Jana Brábka z Přírodovědecké fakukty UK a Dr. Jaroslava Truksy z Biotechnologického ústavu AV ČR je jasným příkladem propojení expertiz v rámci BIOCEV. Obě laboratoře spolupracují hned na několika projektech, které propojují nádorový metabolismus a invazivitu nádorových buněk.

Co třeba Centrum nádorové ekologie?

Ano, to je další příklad úspěšného propojení mezi partnery v BIOCEV. Experti napříč obory se spojili, aby lépe pochopili, jak roste nádor a proč se tvoří metastáze. Společně zkoumají buňky v prostředí v okolí nádoru. Hledají novou léčbu některých druhů rakoviny, u kterých ta současná příliš nefunguje. Na svou práci získali významný evropský grant. Za vznikem projektu stojí 1. LF UK, která spolupracuje s Přírodovědeckou fakultou UK a Akademií věd ČR. Vedoucí CNE prof. Karel Smetana má také detašované pracoviště v BIOCEV.

Můžete zjednodušeně popsat jednotlivé vědecké týmy, čím se zabývají a jaké jsou po pěti letech jejich výsledky?

Výzkumný program BIOCEV je zaměřen na funkční genomiku, buněčnou biologii a virologii, strukturní biologii a proteinové inženýrství, biomateriály a tkáňové inženýrství, a vývoj nových léčebných a terapeutických metod. Z dlouhého seznamu úspěchů uvádím bez nároku na úplnost objevy účinné protirakovinné látky, nových antibiotik, inovativních metod pro zvýšení šancí na umělé oplození, molekulární podstaty Nethertonova syndromu, rozpracování konceptu migrastatik, nanoformulaci řady léčiv, objev organismů bez mitochondrií, spolupráci při vývoji dvojitě specifické protilátky, která cílí současně na dvě nezávislá místa ve struktuře viru SARS-CoV-2. Tyto objevy jsou často předmětem patentovaných výstupů.

Kdo a jak hodnotí jejich úspěšnost?

Ve zkratce, publikační výstupy, patenty a průmyslové vzory jsou dobře hodnotitelnými výstupy, významnou roli hrají rovněž vědecké rady jednotlivých součástí BIOCEV. Dosavadní výsledky centra můžeme hodnotit jako velice úspěšné.

Konkrétním výstupem vědeckého bádání v BIOCEV je třeba Alaptid. Jak k objevu látky došlo? Na jakém principu Alaptid funguje a komu pomůže?

Alaptid byl připraven kolem roku 1985 dvěma významnými pracovníky dnes již neexistujícího Ústavu pro farmacii a biochemii, Ing. Evženem Kasafírkem a Dr. Václavem Plaisnerem. Jedná se o svázání dvou aminokyselin ve velmi zajímavém prostorovém uspořádání, které garantuje výborné regenerační a hojivé vlastnosti Alaptidu. Na původní výzkum navázal kolem roku 2010 organický chemik a nanotechnolog prof. Vladimír Král. Použitím nových přístupů a technologií se mu podařilo komplikovanou syntézu významně inovovat. Alaptid v kombinaci s dalšími peptidy a přídatnými látkami je důležitý při hojení ran, spouští regenerativní procesy, ale ovlivňuje i fungování imunitního systému.

Příprava a komerční využití Alaptidu bylo úspěšné i díky univerzitní společnosti Charles University Innovations Prague (CUIP), jejímž úkolem je tzv. transfer technologií. Jak tuto společnost vnímáte?

To, že CUIP v roce 2018 vznikl a je dceřinou společností UK pro transfer znalostí a technologií, byl velmi významný počin vedení UK. CUIP představuje důležitou platformu pro jednání mezi výzkumníky na UK a průmyslovým sektorem. Transferový proces totiž v sobě ukrývá řadu nástrah, o kterých původce objevu nemá ani tušení. Výzkum a průmysl často hovoří různými jazyky. CUIP vědeckým týmům zajišťuje komercializaci výsledků, analýzu potenciálu praktického uplatnění, strategii ochrany duševního vlastnictví i smluvní zajištění spolupráce s aplikačním sektorem. K většímu propojení rovněž přispívá zvýšení povědomí o službách a technologiích, které česká výzkumná centra průmyslu nabízejí.

Pojďme nyní k propojení BIOCEV s 1. LF UK. Jak spolupráce funguje a v čem se instituce navzájem obohacují?

Fakulta má v BIOCEV laboratoře, které tvoří samostatný ústav 1. LF UK, jehož přednostou je prof. Tomáš Stopka. Do tohoto ústa-
vu se sdružily laboratoře prof. Stopky, doc. Jiřího Petráka, Ing. Milana Jakubka, Mgr. Miroslava Honse, Mgr. Petera Drábera, Dr. Zdeňka Kostroucha. Dále je 1. LF zastoupena detašovanými laboratořemi (prof. Stanislav Kmoch/Dr. Marie Zikánová, prof. Karel Smetana, Dr. Zora Mělková). V BIOCEV se zdárně rozvíjí biomedicínský výzkum, vědecké skupiny navázaly spolupráci s ústavy a klinikami 1. LF UK na různých projektech. Je to logický krok, pokud chceme výrazně zrychlit zavádění nových technologií do klinické praxe. Vědecké a lékařské týmy se účastní grantových soutěží a dlouhodobě pracují na společných projektech. Kromě klinik probíhá i spolupráce s čistě komerčními subjekty, jež vedly i k podání významných patentových přihlášek.

1. LF UK pořádá každoročně studentskou vědeckou konferenci. Jedním z jejích úkolů je přitáhnout studenty co nejblíže k vědě na fakultě. Mají studenti 1. LF UK možnost, najít v některé z laboratoří BIOCEV své místo?

Vědci z BIOCEV se kromě výzkumné práce podílejí na výchově studentů, a to počínaje úrovní bakalářského studia. V minulém roce jsme spustili i Ph.D. program BIOCEV, jenž je součástí postgraduálního studia v biotechnologiích a biomedicíně. Jednotlivé studijní obory jsou organizovány příslušnými oborovými radami, jejichž členy jsou významní odborníci jak z UK, tak i z AV ČR. A právě v letošní 22. studentské vědecké konferenci 1. LF UK obsadili postgraduální studenti z BIOCEV první místa v sekci prezentační (Dr. Václav Heřman z laboratoře Dr. Ondřeje Havránka) a v sekci posterové (Mgr. Michaela Štvrdlíková z laboratoře doc.Jiřího Petráka).

Dnešní mladí vědci mají jistě nesrovnatelně lepší podmínky pro práci. Co dalšího se v nových vědeckých populacích změnilo například od doby, kdy jste se vědě začal věnovat vy?

Pro začínající vědce je dnes nutné a určující to, co bylo základem i pro moji generaci – zapálení pro objekt zájmu, nebojím se to nazvat fascinací, a plné soustředění. Téměř vždy to znamená opustit svoji komfortní zónu. Věda je kontinuum dílčích výzev, které po vyřešení umožní poskládat mozaiku dosud nepopsaného a otevřou další nové obzory. Ne vždy to je přímočaré, je třeba být připraven, že může přijít neúspěch. Zažil jsem, že jsem byl předběhnut v publikaci výsledků. Těžko dokazujete, že jste je měl, a možná ještě lepší. Je třeba jít dál. V jiném projektu jsem byl po třech letech tvrdé práce odměněn tím, že jsem jako vůbec první člověk „viděl“ gen pro koproporfyrinogen oxidázu, stovky písmen, reprezentujících různé nukleotidy, dále také produkt tohoto genu – čistý protein – a byl jsem při popisu jeho krystalů. Dnešní začínající vědec to má lehčí v tom smyslu, že postupně vznikl „evropský výzkumný prostor“ a je výrazně snazší mobilita mladých vědců, která nepochybně podporuje jejich profesionální rozvoj. Metodologické portfolio dnešního mladého vědce je výrazně bohatší, než bylo v dobách  mých začátků.

Jednou oblastí vašeho vědeckého zájmu je výzkum dědičných poruch metabolismu hemu, které se projevují jako závažná onemocnění zvaná porfyrie. Jak jste se podílel na objasnění mechanismů těchto nemocí?

Hem je červené krevní barvivo, je důležitým předpokladem lidského života. Hem vzniká kaskádou osmi na sebe navazujících enzymatických reakcí. V této syntetické kaskádě může dojít k dědičným defektům, které se klinicky projeví jako závažná onemocnění, někdy i život ohrožující, s řadou příznaků od bolestí břicha až ke kožním projevům. Popsali jsme některé vzácné typy porfyrií, určili molekulární příčinu, určili strukturu nemocného proteinu, jehož mutace způsobuje onemocnění, a hledáme účinné způsoby léčby. Hem je také klíčovou částí hemoproteinů. Mezi ně patří i enzymy, které umožňují syntézu plynných signálních molekul. Ozřejmili jsme mechanismus vzniku oxidu dusnatého na základě popisu komplikované struktury enzymu syntázy oxidu dusnatého. Tyto práce jsou velmi často citovány.

Laboratoře v BIOCEV se podílely na vyšetřování covidu-19, šlo spíš o „provozní“ laboratorní činnost/testování, nebo vědci prohloubili i znalosti o tomto viru?

Pandemie prokázala, že jsme schopni rychle reagovat na globální výzvy. Spolu s dalšími vědeckovýzkumnými pracovišti jsme se pohotově zapojili do testování a výrazně přispěli ke zvládnutí krizové situace. Tehdy se nám přihlásilo přes sto dobrovolníků z řad zaměstnanců Biocevu. Pomáhali s infekčním i neinfekčním materiálem, izolací a manipulací s RNA, metodou PCR, administrativou a logistikou. Obrovskou výhodou bylo, že už byli vyškolení a měli zkušenosti s manuální izolací vzorků, detekcí i obsluhou přístrojů. V krátkém čase se podařilo mobilizovat vědecké týmy, které dokázaly o novém druhu koronaviru zjistit obrovské množství informací. To nám značně pomohlo v obraně i útoku. Například intenzivním testováním a sekvenováním i rychlým vývojem a validací nových vakcín a léků proti covidu-19.

A obecně, kam nás současné vědecké poznatky a předpoklady pomalu ale jistě vedou?

Peter Ferdinand Drucker, pokládaný za zakladatele moderního managementu, ve svém díle A Functioning Society konstatuje, že toto století bude charakterizováno rozvojem znalostní ekonomiky s podporou kombinace individuálních disciplín. Znalostní ekonomiku posunují dopředu myšlenky a inovace. Pandemie jednou skončí, ale stále tady zůstávají onkologická onemocnění, kardiovaskulární choroby, diabetes, infekční nemoci, obrovská skupina vrozených geneticky podmíněných chorob nebo poruchy reprodukce. I v této oblasti výzkumu však zůstávám optimistou. V minulosti bylo v našich silách tyto problémy pouze popsat, nikoliv najít jejich příčinu. Dnes umíme porozumět původu onemocnění až na molekulární úrovni. Díky tomu lze navrhnout řešení, které v konečné fázi může vést k výrobě potřebného léku nebo stanovení léčebné metody, a tím i k záchraně mnoha životů.

Kam v této optice nyní směřuje BIOCEV?

Myslím, že za pět let působení lze jednoznačně říct, že se BIOCEV prosadil a je evropskou vědeckou infrastrukturou, která láká řadu mladých lidí, kteří zde absolvují své doktorské studium. Jsem přesvědčen, že BIOCEV začal plnit roli prvotřídního vědeckový-výzkumného centra a má všechny předpoklady, aby tuto roli plnil i nadále. Dostal do vínku vynikající přístrojové vybavení a pod jednou střechou pracující týmy nadšených a dobře připravených  vědců z Akademie věd ČR a Univerzity Karlovy. Přeji centru BIOCEV úspěšnou cestu i v dalších letech.

Zdroj: Jednička 4/2021, časopis 1. lékařské fakulty UK, autorka: Petra Klusáková

Profesor Pavel Martásek patří mezi významné postavy české biomedicínské vědy. Je členem Učené společnosti ČR a České lékařské akademie, nositel zlaté medaile Univerzity Karlovy a ceny Donatio Universitatis Carolinae. Zabývá se diagnostikou a léčbou dědičných metabolických poruch, nitrosativnímu stresu a s ním spojeným onemocněním, navrhování a vývoji léčiv spojených s endoteliální dysfunkcí. Významně přispěl k objasnění molekulárních mechanismů dědičných poruch metabolismu hemu.