Vyvíjíme nová, účinnější antibiotika

Vlastní výzkumnou skupinu Ondřej založí v lednu 2024 na své alma mater, na Univerzitě Palackého v Olomouci. Se svým týmem se bude v olomouckých laboratořích věnovat totální syntéze nového, účinnějšího antibiotika přírodního původu.

Děláme spolu rozhovor po třech letech. Co se změnilo od té doby, co jste získal od nadace stipendium na zahraniční stáž?
Změnilo se toho opravdu moc, zejména co se týče mých zkušeností. Za ty necelé tři roky na Innsbruck University jsem si  u prof. Magauera vyzkoušel různé typy chemie i úplně nové techniky, které se používají v chemii přírodních produktů. Vědecky jsem dospěl, ujasnil si, co chci dělat, jak to chci dělat i kde to chci dělat. Velmi si toho cením a doufám, že tyto zkušenosti nyní díky start-up grantu zase předám dál svým studentům, že přinesu nová, zajímavá témata, která mohou zvýšit prestiž české vědy.

Vaším hlavním tématem je totální syntéza nového antibiotika. V čem spatřujete důležitost tohoto výzkumu?
Jsem přesvědčen o tom, že antibiotická rezistence je jedním z největších problémů současného světa. Pokud se nezačne řešit, bude to mít celosvětový dopad nejen na naši medicínu, ale také na zemědělství nebo na veterinárním sektor.

I když se vědci snaží vyvíjet nová antibiotika, která by překonala všechny nové bakterie a superbakterie, zatím bohužel nejsme tak dobří organičtí chemici jako příroda. Organická syntéza v laboratoři bývá často náročná. Proto je důležité neustále vyvíjet nové, efektivní metody, které nám umožní jednoduše připravit jakoukoliv bioaktivní molekulu, ať už se jedná o antibiotikum nebo jiná léčiva. Se svojí výzkumnou skupinou chci vyvinout organickou syntetickou metodu a pomocí ní připravit různorodé přírodní látky s antimikrobiální aktivitou, které by mohly být v tomto boji prospěšné.

V čem by měly být vaše látky nové, proč by měly uspět?
Rád připodobňuju organickou syntézu ke kostičkám lego, protože je všichni znají. Struktura molekuly je složena z jednotlivých „kostiček“‎, které musíme vyrobit a správně složit. V našem současném výzkumu je nové to, že se snažíme vyvinout syntetickou platformu, která nám umožní přípravu různorodých látek. Když zůstaneme u příkladu s legem, tak to znamená, že se snažíme vymyslet chytré uskupení menších částí z lega (z omezeného počtu kostiček), které nám umožní ve všemožných kombinacích postavit co nejvíce různorodých staveb a zefektivnit tak vývoj třeba celých měst z lega. Tato města pak můžeme připodobnit k finálním léčivům – i ta se nám budou stavět lépe a rychleji za pomoci chytře před-sestavených částí, než kdybychom je stavěli stále jen za pomoci jednotlivých “kostiček”.

V medicinální chemii to však samotnou stavbou zdaleka nekončí…
To skutečně ne, spíše začíná. Následně budeme optimalizovat, aby léčivo dokázalo působit selektivně a nevyvolávalo nežádoucí účinky, aby bylo dobře rozpustné, aby se nerozpadávalo, aby bylo bezpečné a efektivní. Stavba základní molekuly může trvat pár let, ale než se z ní stane léčivo, trvá to třeba ještě čtyřikrát delší čas. I když je to boj na dlouhou trať, věřím že právě tento přístup může být klíčem k úspěchu.

První fází vašeho výzkumu bude tedy vývoj úplně nové metodologie. Na jakém principu bude fungovat?
V první fázi projektu se chci zaměřit na vývoj tandemové (kaskádovité) reakce, která mi umožní přeměnit jednoduchou lineární molekulu na komplexní polycyklický skelet. Obecný princip této tandemové reakce spočívá v kooperaci jednotlivých kovů v rámci jedné baňky (zlato, ruthenium a bor), kdy katalyzátor (zlato) přemění jednu látku v druhou, která potom slouží jako substrát pro další katalyzátor (ruthenium), a tak to pokračuje, dokud nevznikne požadovaný produkt, v našem případě polycyklický skelet. Samozřejmě vývoj takové kaskádovité reakce není jednoduchý a je potřeba zajistit, aby se katalyzátory vzájemně “tolerovaly” a prováděly přesně takovou reakci, kterou mají, aniž by ovlivnily další kroky. Věřím, že se nám povede vyvinout metodu tak, aby byla co nejvíce univerzální a umožnila nám snadný přístup k různorodým přírodním produktům s ohledem na typ polycyklického skeletu.

A jaká bude druhá fáze – dokázat, že to funguje?
Ano. Jakmile budeme mít univerzální metodu, budeme ji chtít aplikovat, a to ne na jednoduchých látkách, jak se to někdy dělá, ale právě na komplexních přírodních produktech, konkrétně na Miaosporonech, abychom dokázali, že naše metoda je skutečně robustní a využitelná. Tato část výzkumu je pro mě asi ta nejvíce fascinující, protože práce s přírodními produkty je opravdu zajímavá, tam se může stát skutečně cokoliv. Vědec musí počítat s tím, že to bude často velmi frustrující proces, ale zároveň ví, že může hodně objevit. Když vytrvá, tak odměna je opravdu sladká.

Totální syntéza má mezi chemiky pověst velmi náročného odvětví, ale vy o ní mluvíte s velkým nadšením.
Když se řekne totální syntéza, všichni se zhrozí, ale já ji vidím jako krásný multidisciplinární obor, který přináší propojení chemie a biologie a je skutečně prospěšný. Navíc na kolezích vidím, jak totální syntéza formuje studenty, co všechno umí, jak o chemii přemýšlejí, že dokážou připravit molekulu nejenom jedním, ale hned několika způsoby. Lidé s tímto myšlením jsou cenní nejenom v akademii, ale i v průmyslu.

Jaké jsou vaše největší vzory v oboru totální syntézy?
Pro totální syntézu mě nadchnul můj nynější vedoucí prof. Magauer, zároveň je pro mě velkou inspirací jak vést skupinu s takovým zaměřením. Nicméně, hodně mě inspiruje práce prof. Myerse z Harvardu, který je bývalým šéfem prof. Magauera. Zabývá se podobným směrem, kterým chci jít, tedy využitím čistě syntetických metod k přípravě nových antibiotik na bázi přírodních produktů nebo jejich modifikací. Prof. Myers má i vlastní firmu, díky které může svou práci posunout dál než do základního výzkumu. On je pro mě vzorem, že lze dělat v oblasti totální syntézy velmi úspěšný výzkum s aplikačním potenciálem. Z českých vzorů bych zmínil dr. Švendu z Masarykovy univerzity nebo dr. Jahna z ÚOCHB AV ČR. Doufám, že svou prací přispěju k tomu, že i v ČR bude silnější tradice totální syntézy a že vědci pochopí, že tento obor má smysl dělat.

Představoval jste si sám sebe jako vedoucího výzkumného skupiny?
Upřímně jsem si s myšlenkou mít výzkumnou skupinu pohrával už od doktorátu. V té době to pro mě ovšem bylo nepředstavitelné: neuměl jsem tolik věcí, říkal jsem si, jak mohu někoho vést, vždyť sotva vedu sám sebe. Stoprocentně jsem věděl, že chci na postdok do zahraničí, ale nebylo to tak, že bych směřoval čistě do akademické sféry, líbila se mi i představa pracovat ve firmě. Na Innsbruck University jsem ovšem viděl, že akademici mají skvělé spolupráce přímo s firmami, a že člověk může být stále na univerzitě, mít akademickou volnost, a zároveň mít zajímavou spolupráci s průmyslem. V tu chvíli do sebe vše zapadlo, našel jsem se v tom a věděl, že chci mít výzkumnou skupinu. Zbývala důležitá otázka, čím se chci zabývat, ale i ta vlastně bylo zodpovězená od začátku, vždy mě to táhlo k totální syntéze přírodních produktů. Věřím, že jsem si vybral správný směr. Navíc, díky Nadaci Experientia je to dvojitý splněný sen: díky ní jsem se dostal na Innsbruck University a našel odvětví, ve kterém chci pracovat a díky ní se nyní můžu vrátit a založit vlastní výzkumnou skupinu v ČR.

Výzkumnou skupinu budete zakládat na Vaší alma mater, na Univerzitě Palackého v Olomouci, jak se tam těšíte?
Těším se moc. Uvědomuji si, že za to, kde jsem, vděčím vzdělání na Katedře organické chemie na UPOL. Cením si toho, jak přistupují ke studentům, jaké možnosti jim dávají. Když jsem studoval na Univerzitě Palackého, byly to pro mě úžasné roky, užili jsme si spoustu legrace. Dnes oceňuji to, že chtějí podpořit novou skupinu, přijmout někoho mladšího a dát mu důvěru. Líbí se mi jejich vize posunout se, nebát se jít jiným směrem, který tam přinesu. Doufám, že to, co do mě dříve vložili, jim nyní vrátím. Věřím, že si to katedra tím, jak přistupuje ke svým lidem, zaslouží.

Jak velký tým chcete mít?
V rámci start-up grantu počítám s tím, že budu mít dva až tři kolegy na plný úvazek, a to dva Ph.D. studenty a jednoho technika nebo postdoka. Tento tým budu chtít doplnit třemi až čtyřmi bakalářskými nebo magisterskými studenty. Moje vize je taková, aby se každý ze seniornějších vědců staral o někoho mladšího. Je pro mě důležité, aby byla práce týmová, abychom vytvořili přátelské prostředí, kde se budeme vzájemně podporovat a motivovat. Troufám si tvrdit, že když je vedoucí nadšený, odráží se to na studentech. Vidím to i u svého nynějšího šéfa prof. Magauera, který je nadšený z každého projektu každého svého studenta.

Co vnímáte jako největší výzvu nebo vědecký sen?
Bude to možná znít jako klišé, ale opravdu bych chtěl vyvinout nové antibiotikum, které bude pomáhat lidem. Je to jedna z nejdůležitějších motivací, proč chci vědu dělat, že tím, co dělám a umím, můžu lidem zlepšit nebo změnit život.

Jaký je to pocit, že získáváte start-up grant Nadace Experientia?
Jedním slovem vděčnost. Díky stáži vím, že jsou to zkušenosti, které mi už nikdo nevezme. Teď to zažívám znovu, ale úplně v jiné roli. Je to pro mě obrovský závazek, určitě mě to motivuje, abych to dělal co nejlíp, jak můžu a aby všichni v nadaci byli pyšní, že mi pomohou nastartovat kariéru.

Čemu nejvíce vděčíte za to, že jste se v kariéře dostal až sem?
Nejvíc za to vděčím rodině, především manželce, která obětovala tři roky, kdy se mnou byla v Innsbrucku, kde mě  podporuje, i když je zde sama se synem. Bez ní by to nešlo, to musím říct na rovinu. Dále mi v různých fázích kariéry pomohlo mnoho lidí. Bylo by nefér říct, že jsem to dokázal sám. Pomohli mi všichni bývalí školitelé, vedení katedry, kolegové, pomohla mi nadace. Paradoxně mi pomohlo i to, že jsem minulý rok start-up grant Nadace Experientia nezískal. Z profesního hlediska to bylo to nejlepší, co se mi mohlo stát. Narazil jsem na překážku, ale nevzdal jsem se. Cesty k cíli jsou různorodé a ne vždy vyjde ta první. Bylo pro mě důležité neuspět, což se často nikde neuvádí, ale jsem si jistý, že každý nobelista má plný šuplík neúspěchů. Neúspěch nás formuje.

Co děláte, když si chcete od vědy úplně odpočinout?
Kdy na vědu dokážu úplně zapomenout, je v momentech, kdy jsem s rodinou, s manželkou a se synem. Rád sportuju, s rodinou chodíme na výlety, jsme hodně venku. Také mám svoje rituály jako meditace nebo dechové cvičení. Pomáhají mi v koncentraci, abych byl soustředěný na práci a odpočatý. Nejde stále tlačit na pilu.

Do ČR se vracíte po třech letech, na co se nejvíc těšíte?
Nejvíc se těším na rodinu, protože poslední tři roky jsme byli s manželkou a se synem v zahraničí sami. Těším se ale i na kolektiv na katedře. S vedením jsem měl výborné vztahy a jsem rád, že teď budeme spolupracovat na denní bázi.  Těším se i na Olomouc, mám rád středně velká města. Když jsme jezdili z Innsbrucku do Olomouce na návštěvy, uvědomil jsem si, že si toho města teď víc cením, je to krásné město s úžasnými možnostmi. Těším se ale i na síť mladých vědců kolem Nadace Experientia. Minulý rok jsme se sešli na Experientia Day a uvědomil jsem si, že díky nim mám najednou úplně jiné pole působnosti, spousta z nich má už vlastní výzkumné skupiny a je krásné být toho součástí.