Strukturní virolog Pavel Plevka, dvojnásobný držitel prestižního grantu ERC a vedoucí výzkumné skupiny v CEITEC Masarykovy univerzity, v rozhovoru přibližuje své zaměření na studium lidských virů a bakteriofágů, přístup k vedení týmu a nabízí pohled na příležitosti pro studenty a postdoktorandy, kteří chtějí pracovat v mezinárodním a interdisciplinárním prostředí výzkumného institutu CEITEC.
Většina lidí má z virů obavy a pohlíží na ně jako na něco, co jim způsobuje problémy. Vy se však na viry díváte v laboratoři hodně zblízka, a to doslova. Co je na strukturní virologii tak fascinující, že jste na výzkum v této oblasti získal dokonce dva ERC granty?
Studium virů s pomocí strukturních metod, což v současnosti znamená především kryo-elektronovou mikroskopii, mě nepřestává fascinovat, protože je možné stále odhalovat dosud neznámé světy. Každý virus je mistrovsky složená biologická nanočástice, která dokáže infikovat buňky s efektivitou získanou miliony let evoluce. Studovat strukturu virů a jejich interakcí s hostitelskými buňkami nám umožňuje pochopit jednotlivé kroky virového infekčního cyklu: jak napadají hostitelské buňky, jak nad nimi převezmou kontrolu a jak zajistí produkci dceřiných virových částic. Možnost studovat tyto procesy s rozlišením jednotlivých molekul, nebo dokonce atomů, nejen uspokojuje moji vědeckou zvědavost (směje se), ale zároveň může otevřít cestu k vývoji nových antivirotik a terapeutických přístupů.
Granty ERC jsem získal díky kombinaci použití pokročilých metod strukturní biologie a zaměření na studium lidských patogenů. Vědecké otázky, které řešíme, jdou přímo k jádru života virů: Jak vypadá a funguje virová částice? Jak virus pronikne do buňky a doručí do ní svoji genetickou informaci? Jak virus zajistí kopírování svého genomu? Jak dokáže obejít obranné mechanismy hostitele? Jakým způsobem se nové virové částice skládají z jednotlivých komponent? Strukturní biologie mi umožňuje odpovědět na tyto otázky a výsledky mohou přispět k boji proti virovým infekcím, což mě motivuje k další práci.
Jaká byla vaše cesta ke strukturní virologii?
Viry mě začaly zajímat na střední škole. Když jsem zjistil, že na Přírodovědecké fakultě Univerzity Karlovy je virologická skupina Jitky Forstové, byla to pro mě jasná volba. Při studiu Ph.D. ve Švédsku jsem se naučil používat rentgenovou krystalografii k určení struktur virů a jako postdok v USA ke stejnému účelu kryo-elektronovou mikroskopii. Díky technologickému pokroku jsou kryo-elektronová mikroskopie a tomografie v současnosti hlavní techniky využívané mojí skupinou.
CEITEC Masarykovy univerzity je známý svým výjimečným technologickým vybavením. Jaké metody a technologie využíváte ve vaší laboratoři ke zkoumání virových struktur?
Jak už jsem zmínil, v našem výzkumu se specializujeme především na kryo-elektronovou mikroskopii (cryo-EM), která nám umožňuje zkoumat strukturu virů s atomárním rozlišením. Navíc díky tomografii můžeme pozorovat i průběh infekce v buňkách. Díky tomu, že CEITEC je součástí České infrastruktury pro integrativní strukturní biologii (CIISB), máme přístup ke špičkovému přístrojovému vybavení, které náš výzkum usnadňuje a umožňuje nám držet krok s předními světovými laboratořemi v oboru.
Kromě cryo-EM využíváme také metody molekulární biologie umožňující produkci rekombinantních proteinů, CRISPR-Cas systémy pro modifikaci genomů hostitelských buněk i virů, a biochemické techniky, které nám pomáhají pochopit interakce mezi virovými proteiny a jejich receptory nebo protilátkami.
Jakým směrem se ubírá strukturní virologie a jaké novinky můžeme v tomto oboru v nejbližší době očekávat?
Strukturní virologie se v současnosti posouvá od charakterizace struktury virových částic k popisu procesů virové infekce na molekulární úrovni. Z hlediska technologií je pro nás zásadní metoda kryo-elektronové mikroskopie, která dosahuje stále vyššího rozlišení, což nám umožňuje detailnější pohled na interakce virů s buněčnými komponentami. Díky kryo-elektronové tomografii (cryo-ET) můžeme rekonstruovat trojrozměrné struktury infikovaných buněk a pozorovat efekty, které na ně má virová infekce. Pro nás bylo například úžasné pozorovat, jak enteroviry využívají prasknutí membránového váčku během procesu infekce a vstupu do cytoplazmy.
Zajímá mě také výzkum bakteriofágů, jejichž částice jsou úžasné molekulární stroje. Bakteriofágy studujeme jako terapeutickou alternativu k antibiotikům, specificky pro léčbu infekcí způsobených rezistentními bakteriemi. Schopnost bakteriofágů cílit na konkrétní bakteriální kmeny bez poškození ostatních buněk z nich dělá atraktivní možnost pro budoucí personalizovanou medicínu a otevírá nové možnosti pro kombinaci virologického a medicínského výzkumu.
Co považujete za dosud největší úspěch vašeho týmu? Existuje nějaký konkrétní objev, na který jste obzvlášť hrdý?
Mám radost pokaždé, když se někomu ze skupiny podaří zjistit něco nového nezávisle na důležitosti objevu, která je navíc vždy do velké míry subjektivní. Je proto složité vybrat konkrétní objev. Jsem hrdý na náš výzkum enterovirů, kde jsme ukázali způsob jejich vstupu do buněk a doručení genomu z virové částice do buňky. Zajímavé jsou také struktury bakteriofágů a to, jak využívají bakteriální buňku k produkci svého potomstva.
Váš tým na mě dělá dojem dobře naladěného nástroje. Jak spolu fungujete?
Tomu, aby moje výzkumná skupina dobře fungovala, věnuji hodně pozornosti. Důležitý je výběr spolupracovníků, snažím se získat do týmu studenty a postdoky s vnitřní motivací a zároveň schopností korektně vycházet s kolegy. Důležité je, aby ve skupině fungovala komunikace, proto se snažím být dostupný. Jako skupina se potkáváme dvakrát týdně. Na jednom setkání se bavíme o článcích relevantních pro náš výzkum a na druhém vždy dva členové skupiny prezentují postup svých projektů. Po tomto meetingu se s každým prezentujícím ještě setkám ve formátu jeden na jednoho a probereme výzvy spojené s projektem a na co se zaměřit.
V rámci hodnoticích pohovorů, které organizuje CEITEC pro všechny zaměstnance, se jednou za rok potkám s každým členem skupiny a diskutujeme jeho či její pracovní podmínky a profesní rozvoj. S ohledem na budování přátelských vztahů ve skupině jezdíme dvakrát za rok na nepracovní jednodenní teambuilding a několikrát za rok máme společnou večeři spojenou s hraním deskových her, sledováním filmu nebo grilováním.
Jaké vlastnosti a dovednosti hledáte u nových členů týmu? A koho do svého týmu nyní potřebujete?
Výzkum mojí skupiny je zaměřený na strukturní charakterizaci virů a jejich replikačního cyklu v infikovaných buňkách. Ideálně bych tedy rád získával spolupracovníky se zkušenostmi s prací s viry a metodami kryo-elektronové mikroskopie. Takových odborníků je ale celosvětově velmi málo. Mám proto zájem o motivované a zvídavé lidi, kteří jsou připraveni se naučit strukturní biologii a nemají obavy z práce s lidskými patogeny. Pozitivně vnímám předchozí pracovní zkušenost ze zahraničí, protože z mých pobytů ve Švédsku a USA vím, jak člověku rozšíří perspektivu, není však podmínkou. Momentálně hledáme kolegy a kolegyně na pozice Ph.D. studentů a postdoků.
Jaké příležitosti nabízíte uchazečům, kteří se k vašemu týmu chtějí připojit?
Náš tým nabízí možnost zapojit se do studií virových struktur a mechanismů virové infekce. Za zásadní považuji, že kolegům ve skupině zadávám pouze projekty, na kterých bych chtěl sám pracovat. Projekty zadávám jako individuální, jsem však rád, když si členové skupiny pomáhají s řešením specifických metodologických problémů. Velkou výhodou CEITEC je přístup k moderním technologiím, které jsou ve sdílených laboratořích. Kolegové ze sdílených laboratoří mají velké zkušenosti s přístroji i analýzou dat, se kterými pracují, a jejich pomoc velmi zrychluje náš výzkum. Pro moji skupinu jsou důležité zejména laboratoře kryo-elektronové mikroskopie, světelné mikroskopie, charakterizace makromolekul, a hmotnostní spektrometrie. Kromě výzkumné práce očekávám, že každý člen skupiny vyjede na jednu nebo dvě konference či kurzy za rok. Moje skupina se v současnosti podílí na řešení projektů ERC-Consolidator BioPhage, Národní institut virologie a bakteriologie (NIVB), a NETPHARM.
Základním předpokladem dobrého vědce je přirozená zvídavost. Touha „jít ještě o kousek dál“. Jaké vědecké výzvy chcete v nejbližších letech řešit?
Stávající výzkumná témata mojí skupiny jsem zmínil v předchozích částech rozhovoru. Nové projekty na ně navazují a sice: Charakterizace šíření bakteriofágů v biofilmu s pomocí fluorescenční mikroskopie světelného listu a geneticky modifikovaných fágů. Popis replikace bakteriofágů přímo v buňkách s využitím nového systému, který nám umožní vyhnout se složité přípravě tenkých vzorků tak, aby byly průhledné v transmisním elektronovém mikroskopu. Studium mechanismů neutralizace a aktivace viru klíšťové encefalitidy protilátkami. Určení mechanismu roztržení membrány endozomů a role tohoto jevu v infekci buněk neobalenými viry. Pracujeme také na určení struktur virů infikujících méně studované organismy, jako třeba nálevníky.
Autorka: Halina Jílková
Zdroj: CEITEC
- Autor článku: ne
- Zdroj: CEITEC
