Sdílet
13. prosince 2024
Biofyzik Robert Vácha se na výzkumném ústavu CEITEC Masarykovy univerzity (MUNI) věnuje poněkud netradičnímu oboru v oblasti živých věd – pomocí počítačových simulací studuje interakce mezi bílkovinami a buněčnými membránami. V roce 2020 získal prestižní ERC grant, který jeho výzkumné skupině umožňuje studovat a navrhovat tzv. antimikrobiální peptidy, které jsou schopné zabíjet bakterie rezistentní vůči antibiotikům a jejichž účinnost se testuje i na rakovinné buňky. Aktuálně hledá do svého týmu talentované kolegy a kolegyně na postdoktorandské pozici nebo PhD studující, kteří se chtějí zapojit do špičkového výzkumu na mezinárodní úrovni.
Roberte, zabýváte se molekulárními mechanismy a jako hlavní nástroj používáte počítačové simulace. K čemu to je dobré?
Ano, počítačové simulace jsou náš hlavní nástroj, ale uvědomujeme si, že výsledky z nich je potřeba ověřit i experimentálně. Takže to, co nám simulace ukážou, pak testujeme u nás v laboratoři. Díky tomu získáváme rychlou zpětnou vazbu – zjistíme, jestli naše modely odpovídají realitě.
Tato kombinace simulací a experimentů nám umožňuje nahlédnout do životně důležitých procesů v buňkách na úrovni jednotlivých atomů, počítačové simulace tak fungují jako atomární mikroskop. Získané poznatky pak využíváme k návrhu nových léčiv, léčebných postupů nebo biochemických nástrojů. Jedním z našich nejzajímavějších projektů je vývoj antimikrobiálních peptidů, které mají výjimečné vlastnosti a můžou pomoci tam, kde běžná antibiotika už nestačí.
Jak jste se dostal ke studiu antimikrobiálních peptidů?
Během doktorského studia jsem se začal zabývat simulacemi membrán, které tvoří ochranný obal všech živých buněk. Při čtení odborné literatury jsem narazil na speciální peptidy, které mě hned zaujaly. Fascinovalo mě, jak různorodými způsoby mohou působit – třeba narušovat buněčné membrány nebo ovlivňovat procesy uvnitř buněk. Zároveň mě ale překvapilo, jak málo zatím chápeme, jak fungují a jak jejich složení ovlivňuje jejich chování. To mě motivovalo, abych se jim věnoval i dál během svého postdoktorandského pobytu na University of Cambridge, kde jsme vyvinuli zjednodušený model těchto peptidů. Ten jsem později dále rozvíjel během svého působení ve švédském Lundu a následně jsem ho využil i po návratu do České republiky.
V roce 2020 jsem získal ERC Consolidator Grant, který nám umožnil posunout náš výzkum ještě o kus dál. Díky němu teď můžeme zkoumat a navrhovat nové antimikrobiální peptidy s využitím kombinace počítačových simulací a fluorescenčních experimentů. Už se nám dokonce podařilo vytvořit první peptidy, které jsou účinné proti bakteriím odolným vůči antibiotikům, a dokonce i proti rakovinným buňkám. První testy na myších byly úspěšné a potvrdily jejich účinnost, což je pro nás obrovský krok vpřed.
Jakým způsobem se podle vás oblast výzkumu proteinových interakcí bude vyvíjet v budoucnu?
Studium interakcí proteinů je fascinující dynamická oblast s obrovským potenciálem. Díky novým technologiím, jako jsou pokročilé mikroskopické metody, umělá inteligence nebo počítačové simulace, dnes dokážeme nahlížet na molekulární detaily způsobem, který byl ještě před pár lety nemyslitelný. Na druhou stranu, tyto interakce jsou neuvěřitelně složité. Proteinové komplexy se neustále mění podle prostředí, ve kterém se nacházejí, což jejich studium výrazně komplikuje. Abychom je mohli lépe pochopit, musíme kombinovat různé techniky a přístupy. Myslím, že nás čeká ještě hodně intenzivního výzkumu, než budeme schopni přesně popsat, jak sekvence proteinů ovlivňuje jejich funkci.
Jakým způsobem spolupracujete s dalšími výzkumnými skupinami na Masarykově univerzitě?
Na Masarykově univerzitě je široké spektrum odborníků a my se snažíme spolupracovat vždy s experty v oblasti daného projektu. Kromě kolegů na CEITECu nejvíce spolupracujeme s přírodovědeckou fakultou – například se skupinou Vítězslava Bryji z Ústavu experimentální biologie nebo týmem Kamila Parucha z Ústavu chemie. Doufáme, že v další fázi výzkumu se nám podaří spolupráci rozšířit i na fakultu farmaceutickou a lékařskou, což nám pomůže uvést námi získané poznatky do praxe. Obecně nám tyto spolupráce umožňují sdílet know-how a využívat různorodé přístupy, což je výhodou i nutností pro jakýkoliv výzkum.
V jakých dalších biologických disciplínách se uplatní vaše počítačové simulace?
Počítačové simulace se dají využít v mnoha biologických disciplínách. U nás spolupracujeme hlavně se strukturními biology, molekulárními biology, mikrobiology a virology, kteří naše výsledky doplňují biologickými experimenty. Právě tento interdisciplinární přístup je podle mě zásadní – propojuje teoretické modely s praktickými experimenty a díky tomu dokážeme lépe porozumět složitým biologickým procesům a přicházet s inovativními řešeními.
Jaké příležitosti nabízíte studujícím a mladým vědcům a vědkyním, kteří by se chtěli připojit k vaší skupině?
Naše skupina je otevřená všem talentovaným studujícím a spolupracovníkům na postdoktorandské pozici, kteří mají zájem o molekulární biofyziku a biochemii, ale protože jsme multidisciplinární tým, uplatní se u nás lidé z různých oborů – třeba biofyziky, chemie, biochemie, fyziky, a dokonce i informatiky. Právě tahle rozmanitost je podle mě obrovskou výhodou, protože nám umožňuje dívat se na problémy z různých úhlů pohledu.
Těm, kteří by se k nám chtěli připojit, nabízíme příležitost zapojit se do špičkového výzkumu, pracovat s nejmodernějšími technologiemi, třeba i s využitím umělé inteligence, a pohybovat se v mezinárodním prostředí. Chci, aby každý v týmu měl možnost profesně růst, a proto podporuji účast na odborných konferencích a publikaci výsledků v prestižních časopisech. Ale kromě práce si zakládáme i na tom, aby náš tým fungoval soudržně. Máme pravidelné meetingy, ale taky společné obědy, kde probíráme věci i mimo výzkum. Snažím se, aby práce v našem týmu nebyla jen povinnost, ale spíš něco, co lidi baví a naplňuje.
Pro mě je důležité, aby se každý cítil jako rovnocenná součást týmu. Když o něčem rozhodujeme, všichni mají stejný hlas. Kromě toho kladu důraz nejen na vědecké výsledky, ale i na osobní rozvoj každého člena týmu. Mentoring beru jako klíčovou součást vedení – pravidelné diskuze a zpětná vazba jsou pro mě samozřejmostí. Kromě společných projektových schůzek míváme také individuální setkání, kde jen ve dvou probíráme cíle, nápady nebo i případné problémy. Snažím se, aby to nebylo jen o práci, ale aby se u nás každý cítil dobře a mohl se dále rozvíjet.
Vybrat si někoho nového do výzkumné skupiny je velká zodpovědnost. Co považujete u kandidátů za důležité?
Velkou roli pro mě hraje doporučení vědecké komunity. Tímto způsobem se k nám například přidal postdoktorand, kterého mi doporučil bývalý kolega z Cambridge zabývající se simulacemi polymerů a nanočástic. Toho tehdy zajímaly nanočástice v kontaktu s membránami a s tím jsme měli spoustu zkušeností. Rok poté, co u nás absolvoval stáž, jsem si s ním volal a nabídl mu pozici v naší výzkumné skupině. Věděl jsem, že bude pro náš výzkum velkým přínosem a zapadne mezi nás i lidsky, což je pro mě vedle předpokladu dělat kvalitní vědu také velmi důležité.
Co považujete za klíčové pro to, aby byl váš výzkumný tým úspěšný?
Pro mě je klíčové, aby v týmu fungovala otevřená komunikace a každý měl možnost přicházet s vlastními nápady. Snažím se vytvářet prostředí, kde se všichni cítí jako součást společného cíle a mají prostor aktivně přispět. Hodně si cením otevřenosti, zvídavosti a týmové práce. Myslím, že ten, kdo se chce k nám připojit, by měl mít opravdový zájem o obor a být připravený poprat se i s náročnými vědeckými výzvami. Věda totiž není jen o kreativitě nebo chytrých nápadech, ale i o trpělivosti a vytrvalosti. Někdy to prostě nejde tak rychle, jak bychom si představovali, ale právě v těch pomalejších fázích výzkumu je podle mě důležité udržet si motivaci a pokračovat dál.
Co se týče zázemí, máme na CEITECu špičkově vybavené sdílené laboratoře a výkonná počítačová serverovna nám poskytují všechno, co pro svou práci potřebujeme. V tomhle směru si opravdu nemůžu stěžovat.
Jaké jsou vaše plány do budoucna a jak vidíte další směřování vaší výzkumné skupiny?
Do budoucna plánujeme rozšířit naše výzkumné aktivity na studium asymetrických a složitějších membrán, které se více podobají těm, co se vyskytují v biologických systémech. Nedávno se podařilo najít způsob, jak takové membrány experimentálně připravit s přesně kontrolovaným složením. To je velký posun, protože to otevírá možnost získat úplně nové informace o tom, jak se tyto membrány chovají. I proto teď hledáme do týmu nové kolegy a kolegyně, kteří by se na tomto výzkumu chtěli podílet.
Kromě toho se chceme zaměřit na studium membránových fúzí, což je proces, při kterém se spojí dvě prostředí oddělená membránou. Typickým příkladem může být lipidový váček, který nese léčivo, a buňka, do které se léčivo potřebuje dostat.
Postupně bychom také rádi posílili spolupráci s průmyslovými partnery, abychom mohli naše poznatky převést do práce, například v biotechnologii a medicíně. To je podle mě oblast, kde má náš výzkum velký aplikační potenciál.
Co byste vzkázal těm, kdo zvažují kariéru ve vědě, zejména v oblasti, kterou se zabýváte?
Nejdůležitější je asi mít vášeň pro objevování a nebát se výzev. A určitě je dobré mít kladný vztah k IT, protože to je v našem oboru opravdu základ – všechno ostatní se dá naučit. Doporučil bych vybudovat si pevné základy v přírodních vědách a nebát se interdisciplinárního přístupu. Právě propojení různých oborů často přináší ty nejzajímavější výsledky.
Pokud je zajímá oblast, kterou se zabýváme v naší skupině, můžou se mi klidně ozvat napřímo. Rád jim vysvětlím, co náš výzkum obnáší. U nás se naučí moderní vědecké postupy a získají zkušenosti, které se jim budou v kariéře určitě hodit. Práce ve vědě vyžaduje hodně pracovitosti a trpělivosti, ale odměnou je pak obrovské uspokojení, když objevíte něco nového.
Autor/ka
Odborný kontakt
