Tomáš Fiala: Lék z toho asi nebude, ale třeba se pletu

Kde vás zastihla zpráva o tom, že jste získal ERC Starting Grant?

Byl jsem v Brně na Masarykově univerzitě, kde jsem domlouval detaily ohledně mého začínajícího působení. Odcházel jsem ze schůzky s budoucím kolegou Kamilem Paruchem a podíval jsem se na mobil, kde jsem našel v inboxu zprávu o přidělení grantu. Vykřikl jsem: „Kamile!", Kamil vyběhl z kanceláře a společně jsme si e-mail několikrát přečetli. Bylo fajn, že jsem mohl radost sdílet s jedním z mých budoucích kolegů z oddělení organické chemie.

Jak se vám potom spalo?

Dvě noci jsem nespal. Tu první jsem byl v euforii a druhou na mě dopadla úzkost z toho, jak to všechno zvládnu.

Do Česka se vracíte po deseti letech, které jste strávil na Kolumbijské univerzitě v New Yorku a na ETH v Curychu. Těšíte se na návrat domů?

Těším. Český akademický svět se od roku 2015 posunul dobrým směrem, i když pořád to samozřejmě může být lepší. Česká vláda do vědy investovala prostředky na správných místech, takže podmínky pro mladé vědce tu jsou super. Původně jsem měl nastoupit do německé Kostnice, ale když jsem dostal pozici i v Brně, neváhal jsem, protože tu mám rodinu, znám místní prostředí a mám to tu rád.

Od Petriho misek k umělým orgánům

Čemu se budete v rámci ERC projektu věnovat?

Budeme zkoumat dva proteiny v mozku, které mohou být zapojené do vzniku neurodegenerativních onemocnění, jako je například Parkinsonova nebo Alzheimerova choroba. Klasický přístup, který se využívá při vývoji léčiv nebo jako nástroj na studium procesů v našem těle, spočívá v tom, že studovaný protein blokujeme nebo aktivujeme. Pak pozorujeme, co se stane. Problém ale je, že některé proteiny mohou v závislosti na situaci a místě, kde se nachází, dělat různé věci. Těmto stavům proteinu říkáme proteoformy a jeden protein jich může mít několik. 

Zaměříte se tedy na to, jaké funkce může jeden protein mít?

Přesně tak. V laboratoři nasyntetizujeme specifický druh chemické sondy, tedy molekuly, která umí přepínat mezi různými proteoformami. Nasednou na protein, něco na něm změní a zase se odpojí. My díky tomu můžeme pozorovat, co díky změně nastalo a jestli se nám podařilo změnit to, co protein dělá. Na proteiny také můžeme pomocí sond připevnit různé značky, abychom věděli, kde se proteiny, které nás zajímají, v organismu nachází a co tam dělají.

V delším časovém horizontu bychom chtěli přepínání proteoforem pomocí sond využít k terapeutickým účelům, protože právě špatná proteoforma může stát za vznikem některých onemocnění.

V jakých biologických systémech budete vaše experimenty provádět?

Začneme těmi nejjednoduššími, kterými jsou buněčné kultury na Petriho miskách. Díky nim budeme moct zmapovat jednodušší věci, třeba jestli naše chemické sondy fungují, jak mají.

Jakmile to ověříme, můžeme jít dál. Mám štěstí, že na Masarykově univerzitě je velké množství odborníků na organoidy, umělé orgány, které jde vypěstovat v laboratoři. Nejde už o náhodné shluky buněk, ale shluk, který má nějakou konkrétní funkci. S několika kolegy jsem již navázal spolupráci a s týmem z CEITECU děláme první testy našich chemických sond. 

Zmínil jste, že se zaměříte na studium dvou proteinů. Které to jsou? 

První z nich se jmenuje MMP-2. Jde o protein, který se nachází mimo buňku a rozkládá extracelulární matrix, jakési lešení, které drží buňky v orgánech pohromadě. Při zánětu ho vzniká strašně moc a pokud rozloží nadměrné množství extracelulárního matrixu, vede to k řadě problémů. Do orgánu se například dostávají toxické látky, protože je nic nechrání. MMP-2 má několik proteoforem, u některých nevíme, co dělají, a právě to chceme zjistit.

Druhý protein je M1R. Jde o muskarinový acetylcholinový receptor, který se nachází na povrchu různých typů neuronů a účastní se přenosu nervového signálu. V jednom typu ovlivňuje přenos signálu souvisejícího s pohybem, v jiných přispívá k vytvoření vzpomínek. To je pro nás v souvislosti se studiem neurodegenerativních chorob velmi zajímavé, protože zapomínání je typickým projevem Alzheimerovy choroby, třes naopak doprovází Parkinsonovu chorobu. Chceme najít chemické sondy, které budou selektivně blokovat jenom receptory v části mozku zodpovědné za pohyb a neovlivní receptory v hypokampu, které jsou zodpovědné za paměť.

Psaní ERC projektu je poměrně specifický proces. Co jste se při něm naučil?

Psaní grantu jsem konzultoval s kolegy. Řada z nich získala ERC grant v minulosti. Věděli přesně, jak granty psát, a poradili mi hodně triků. Bez jejich rad a náhledu bych to určitě nezvládl. Nešlo ani o to, jak rozvinout vědecké otázky a obsah projektu, ale spíše to prodat. Jak fakta a otázky zformulovat tak, aby to bylo přesvědčivé, hezky to znělo a bylo to příjemné ke čtení pro hodnotitele. To jsou všechno faktory, které hrají důležitou roli.

ERC projekty jsou také známé tím, že tolerují vysoké riziko neúspěchu. Myslíte, že se vám podaří splnit vaše cíle?

Je docela možné, že se nám povede udělat základní sondu, která bude funkční v buněčné kultuře nebo v organoidech. A když budeme hodně úspěšní, tak bude fungovat v neuronových kulturách nebo myších. Pak bychom ji mohli dále rozvíjet jako nástroj ke studiu signálních drah v mozku. Že se z toho do budoucna stane léčivo, tak tomu moc šancí nedávám. Kdyby se to ale povedlo, byl bych příjemně překvapen.

Také se může stát, že v rámci vašeho výzkumu objevíte něco úplně jiného, jak je ve vědě běžné.

S tím už mám zkušenost. Během mého působení na ETH v Curychu jsem měl MSCA projekt, v rámci kterého jsem měl vytvořit biomateriály, které by pomáhaly v léčbě chronických poranění. Jejich syntéza ale vůbec nefungovala, a zkoušeli jsme to tak dlouho, až jsme objevili nové vlastnosti kolagenových molekul, kterých si před tím 60 let nikdo nevšiml. Byla z toho série velmi prestižních publikací. Je super, že ERC granty umožňují jít do rizika, čímž dávají prostor objevit nové věci.

Kdyby nebylo chemické olympiády, tak se spolu dneska nebavíme

Kromě toho, že začínáte řešit ERC grant, tak také zakládáte na Masarykově univerzitě výzkumnou skupinu. Jak jste s tím daleko?

Mám štěstí, že můj přesun do Brna probíhá postupně. Výběrové řízení na pozici odborného asistenta na Přírodovědecké fakultě jsem vyhrál už koncem minulého roku, ale protože mi ještě v Curychu dobíhal jeden projekt, dohodli jsme se, že nastoupím později. Teď mám jen malý úvazek kvůli online výuce.

V Brně jsem už několikrát byl a v říjnu se ke mně přidá několik bakalářských i magisterských studentů a postdoků, které si mohu dovolit, protože kromě ERC mám ještě další zdroje financování, třeba univerzitní grant MASH, startup grant od nadace Experientia nebo soukromý švýcarský grant Branco Weiss Fellowship. Je fajn, že několik let teď nebudu muset řešit financování a budu se moct soustředit na vědu. A musím říct, že když jsem sháněl doktorandy a postdoky, tak se hlásili lidé z top světových institucí, například z Imperial College London, což mě příjemně potěšilo.

Kde jste získal bakalářské studenty, když v Česku nepůsobíte, a nemáte s nimi přímý kontakt?

Díky vazbě na chemickou olympiádu a další soutěže pro středoškoláky, kterými jsem si sám prošel. V posledním ročníku gymnázia jsem byl druhý v celostátním kole chemické olympiády, později jsem pak sám psal úlohy pro celostátní kola i mezinárodní soutěže. Moji budoucí studenti si těmito soutěžemi také úspěšně prošli, takže vím, že to jsou top lidé z jejich ročníku.

Pomáhá vám komunita lidí kolem těchto soutěží i jinak, než jako zdroj velmi kvalitních studentů?

Kdyby nebylo chemické olympiády, tak se spolu dneska nebavíme. Měl jsem sice skvělou učitelku na chemii, ale to, co vám může dát střední škola, má své limity. Všechno navíc jsem se naučil díky olympiádám a lidem, kteří se kolem nich motají. S řadou lidí, se kterými jsem se tehdy seznámil, jsem dodnes v kontaktu. Už jsme se sice rozprchli do různých laboratoří po celém světě, ale ze známostí těžím pořád.

Po stopách otce: za oceán a zpět

Na vašem laborkovém webu jsem se dočetla, že jste část dětství strávil v New Jersey. Bylo to kvůli tomu, že se někdo z vašich rodičů věnoval vědě?

Ano, můj táta, který teď odchází do důchodu, byl ředitelem Národního NMR centra Josefa Dadoka na CEITECu a stejně jako já má doktorát z chemie a studoval biomolekuly. Na začátku devadesátých let získal postdoktorandskou pozici na Kolumbijské univerzitě, takže jsme se celá rodina stěhovali do Ameriky. Bydlení na Manhattanu pro nás tehdy bylo cenově nedostupné, takže jsme bydleli na druhém břehu řeky Hudson, v New Jersey. Bylo to v době, kdy mi bylo od dvou do šesti let. Zpět jsme se vraceli kvůli škole, protože rodiče naznali, že kvalita amerického základního školství není příliš vysoká. A to i přesto, že můj otec dostal v Americe nabídku permanentní vědecké pozice.

Vy jste na stejné univerzitě pak dělal doktorát…

Rodinná historie a dobré zkušenosti byly jedny z hlavních důvodů, proč jsem tam šel studovat. Byl jsem se podívat na místo, kde jsme tehdy žili, dům pořád stojí. A navštívil jsem i staré známé, také Čechy, kteří mým rodičům v začátcích pomohli.

V době dospívání jsem rodičům zazlíval, že jsme v Americe nezůstali. Když jsem se tam ale po letech vrátil a strávil jsem tam několik let, tak jsem začal být moc vděčný za to, že jsme se vrátili, protože spoustu věcí ve Spojených státech opravdu nefunguje. Stejně jako moji rodiče jsme se i my rozhodli pro návrat do Evropy, a nakonec mířím zpět i do toho Brna. 

Tomáš Fiala se narodil v Brně. Během středoškolských let na Gymnáziu Vídeňská se kromě chemické olympiády a dalších předmětových soutěží věnoval sportovním společenským tancům. Bakalářské a magisterské studium chemie absolvoval na Masarykově univerzitě a posléze se vydal na doktorská studia do New Yorku na Kolumbijskou univerzitu. Nyní působí jako výzkumník na ETH v Curychu. Od října letošního roku založí „Laboratoř bioorganické a peptidové chemie” na Ústavu chemie PřF MU, kde se díky několika prestižním grantům, včetně ERC Starting Grantu, bude zabývat vývojem chemických nástrojů pro studium neurodegenerativních chorob.