Z inovativních myšlenek STAR klastru se můžeme poučit, říká izraelský vědec, oceněný čestným doktorátem Univerzity Karlovy

Biolog Joel L. Sussman z Weizmannova institutu věd obdržel 18. února 2020 ve Velké aule historické budovy Karolina čestnou vědeckou hodnost doctor honoris causa. Titul mu byl udělen za mimořádné celoživotní vědecké úspěchy.

„Byla to výjimečná ceremonie a tradice Univerzity Karlovy byla všudypřítomná, považuji za důležité pro svět, že existuje takové místo. Tu atmosféru mohu přirovnat pravděpodobně pouze k udílení Nobelových cen, jiné přirovnání mě nenapadá. Myslím, že byste měli být velice pyšní na své tradice,“ prohlásil po ceremonii profesor Sussman, ředitel Izraelského centra strukturní proteomiky a profesor katedry strukturální biologie ve Weizmannově institutu.

Díky prof. Sussmanovi probíhá úspěšná spolupráce Weizmannova institutu s několika českými vědeckými centry. Například BIOCEV, kde působí jako člen Mezinárodní vědecké rady. Následující rozhovor vznikl u příležitosti vydání speciální přílohy Hospodářských novin o vědecko-technologickém klastru STAR.

Vaší hlavní oblastí výzkumu je proteomika, zejména 3D struktura – funkce proteinů nervového systému. Na svém webu jste uvedl, že výzkum je motivován hlavně zvědavostí, ale jeho zjištění mohou mít zároveň dopad na léčbu některých neurologických poruch včetně Alzheimerovy choroby a autismu. Mohl byste vysvětlit, čím se proteomika zabývá a jaký je význam jejího rozvoje pro pochopení různých procesů v lidském těle? Například ve srovnání se známější genomikou neboli vědou o lidském genomu, která pokrývá znalosti o fungování lidské DNA.

Rozluštěním sekvence DNA celého lidského genomu a mnoha dalších organismů se otevřelo nové pole výzkumu věnovaného studiu proteinů: proteomiky. Tato genetická „učebnice“ pro tvorbu proteinů poskytuje vědcům cenné informace týkající se aminokyselinových sekvencí proteinů. Jde přitom pouze o první krok k úplnému pochopení těchto malých a sofistikovaných přírodních nanostrojů, které vykonávají molekulární funkce lidského těla, jako jsou generování energie, produkce buněčných komponent, ničení odpadu, regulace různých procesů a boj proti nemocem.

Vědci také potřebují pochopit, jak tyto proteiny fungují, což souvisí s tím, jak je aminokyselinová sekvence proteinu uspořádána v prostoru, tj. jak vypadá jeho trojrozměrná (3D) struktura. Tyto znalosti mohou často vést k mnohem jasnějšímu pochopení toho, jak proteiny fungují a jak nefunkční proteiny způsobují onemocnění.

Může to pomoci při návrhu nových léků, diagnostických testů, výrobě proteinů pro průmyslové použití, vzniku nových vakcín či produkci protilátek nebo krevních derivátů, návrhu biosenzorů či při vývoji a výrobě agrochemikálií.

Ve Weizmannově institutu jsme v roce 2003 založili Izraelské centrum strukturní proteomiky (ISPC), které nyní patří k prestižním pracovištím. Studie vypracované tímto centrem vedly ke zmapování stovek 3D struktur proteinů, které se často podílejí na různých funkčních poruchách, jako jsou Alzheimerova choroba, autismus, ateroskleróza a tuberkulóza. Tyto znalosti pak mohou být využity k navrhování nových léčiv.

Například jeden protein, jehož struktura byla na ISPC odhalena, byl nedávno schválen FDA (Úřadem pro kontrolu potravin a léčiv) v USA pro léčbu Gaucherovy choroby jako nový lék pod názvem Elelyso. Tato nemoc je vzácnou genetickou poruchou, jež se objevuje u lidí, kteří neprodukují dostatek enzymu nazývaného glukocerebrosidáza (GCD).

Jaký vidíte potenciál přenášet zkušenosti mezi centry, která jsou soustředěna ve STAR klastru, a izraelskými inovačními centry?

Myslím, že naše (izraelská) strana se může poučit z některých vysoce inovativních myšlenek, jako jsou ty, které přicházejí z ELI Beamlines a centra BIOCEV. Češi se naopak mohou inspirovat v oblasti řízení a managementu v Izraeli. Jde o způsob, jak vytvářet myšlenky.

Jednou z velkých věcí, které jsem v izraelské vědě mnohdy viděl, je fakt, že často zahrnuje interdisciplinární výzkum. Máme zde např. matematika a biologa v jedné osobě, kterým je jeden z mých prvních studentů magisterského a doktorského studia Ron Unger, nyní již profesor.

Tento vědec byl před lety studentem magisterského studia matematiky ve Weizmannově institutu, přičemž chtěl uplatnit své myšlenky v oblasti biologie. Stal se tak v Izraeli prvním bioinformatikem a měl neuvěřitelně úspěšnou kariéru. Jeho Ph.D. konzultantem v oboru matematiky byl prof. David Harel, jenž je dnes nejznámější díky svému vývoji nových počítačových algoritmů.

Prof. Harel v současné době zaměřil velkou část svého výzkumu do oblasti aplikací matematiky a počítačových nástrojů v klíčových otázkách biologie. Je také viceprezidentem izraelské akademie věd a klasického vzdělávání.

Dále je zde příklad spolupráce biologa a chemika. Tou je dlouhodobá interakce mezi mým blízkým kolegou, neurobiologem prof. Israelem Silmanem, a mnou, chemikem. Společně jsme dokázali poprvé rozluštit 3D strukturu klíčového enzymu podílejícího se na přenosu nervových signálů v těle a mozku, tj. enzymu s názvem acetylcholinesteráza. Tato práce vedla k mnohem lepšímu pochopení toho, jak spolu nervové buňky komunikují. Způsobila také klíčový rozvoj v rámci celosvětového hledání nových způsobů léčby Alzheimerovy choroby a pochopení, jak se chránit před nebezpečnými pesticidy a nervovými jedy.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Myslím, že tyto příklady můžou být vzorem pro mezioborový výzkum, který by mohl obdobně probíhat v rámci českých projektů založených na velmi silných infrastrukturách, jako jsou BIOCEV a ELI. Interakce mezi BIOCEV a Weizmannovým institutem již vyústila v řadu vzrušujících projektů včetně těchto: stanovení 3D struktury cytosinu (pozn.: označení pro skupinu menších signálních proteinů), konkrétně interleukinu 24 s potenciálem v oblasti účinné léčby autoimunitních chorob a rakoviny. Jednalo se o společný projekt mezi centrem BIOCEV a Weizmannovým institutem. Hlavním autorem této studie je Jiří Zahradnik, který je momentálně postdoktorandem ve Weizmannově institutu.

Dále byl ve Weizmannově institutu vyvinut ve spolupráci s centrem BIOCEV nový výkonný rentgenový systém. Vědci z Weizmannova institutu, kteří při několika příležitostech BIOCEV navštívili, získali informace o výkonném rentgenovém krystalografickém systému nové generace nainstalovaném a pracujícím ve zdejším centru. Tento systém je vybaven rentgenovým zdrojem na bázi anody z proudícího tekutého kovu a pixelovým detektorem.

Moji izraelští kolegové úspěšně požádali o financování nástroje tohoto typu. Přístroj bude instalován a uveden do provozu ve spolupráci s vědci z BIOCEV jakmile tomu okolnosti dovolí. Bude to první takový systém na bázi tekutého kovu, jenž bude pracovat na Blízkém východě.

Zdroj: Bulletin ČISOK 1/2020

Foto: UK, archiv autora