Cesta na Oxford a zpět. Úspěšný Bezouškově kauze navzdory

Strukturní neurobiolog Daniel Rozbeský zkoumá, jak „zatáčejí neurony“. Druhým rokem vede vlastní výzkumnou skupinu Strukturní neurobiologie na Přírodovědecké fakultě UK ve výzkumném centru BIOCEV ve Vestci u Prahy. Sedm let předtím působil jako postdoktorand v Oxfordu. Co vše mu to dalo a jak moc mu profesní kariéru ovlivnila šokující aféra jeho bývalého vedoucího, profesora Bezoušky, před deseti lety?

Daniel Rozbeský má plno zkušeností, z anglického Oxfordu se v roce 2020 přesunul na Přírodovědeckou fakultu UK v Praze.

Od loňského roku vedete vlastní výzkumnou skupinu na Přírodovědecké fakultě UK ve výzkumném centru BIOCEV. Před tím jste sedm let strávil v Oxfordu. Čím vším je Oxford výjimečný?

Oxford byl klíčový v celé mé dosavadní kariéře. Je to úžasné město s jedinečnou atmosférou – ideální pro život, i když je poměrně drahé. Je tam velká koncentrace velmi chytrých lidí a s tím přímo souvisí množství skvělých nápadů a vysoká kreativita. Nositele Nobelových cen tam běžně potkáte u vedlejšího stolu v hospodě... Jednou z výhod je například takřka neomezený tok peněz; když měl člověk dobrý nápad, finance nebyly problém – mohl si koupit drahý enzym nebo jít měřit na drahý přístroj, což dává obrovskou vědeckou svobodu. A také tam mají úžasnou administrativní podporu.

A život v Oxfordu?

Oxford není jen intelektuální, ale i kulturní centrum – každý den se tam konají koncerty, diskuze, výstavy, je tam velké sportovní centrum. Velkým zážitkem je jen zajít do hospody – mají obrovskou tradici a historii třeba i 800 let. Je tam například hospoda The Eagle and Child, kam chodil John Ronald Reuel Tolkien a napsal tam Pána prstenů anebo Folly Bridge, kde Lewis Carroll napsal Alenku v říši divů. Do Turf Tavern zase chodil astrofyzik Stephen Hawking. Ta místa mají unikátní genius loci; člověk vnímá, kolik nápadů tam vzniklo, kolik lásek tak vzplanulo, kolik zkoušek se tam zapíjelo... Je to zážitek.

Měl jste na tento život mimo laboratoř čas? Na podobných institucích se často pracuje od rána do noci...

V laboratoři jsem trávil mnoho času, ale byla by obrovská škoda, kdybych neměl čas i na život, který Oxford nabízí. Život není jen věda. Navíc jsem tam byl s rodinou, takže svůj čas jsem se snažil věnovat i ji – chodili jsme za kulturou nebo jsme cestovali.

Vaše Ph. D. bylo poznamenáno tím, že váš vedoucí profesor Karel Bezouška byl usvědčen z fabrikace a falzifikace dat (šlo o bezprecedentní případ, kdy před dekádou úspěšný profesor Bezouška v Mikrobiologickém ústavu AV ČR tajně v noci zasahoval do pokusných vzorků, a několik doktorandů jej v noci nahrálo při manipulaci s těmito vzorky infračervenými kamerami s křížovým záznamem. Perfektně doložený případ pak vyšetřovaly etické komise Univerzity Karlovy a Akademie věd a roku 2013 skončila kauza i u soudu – pozn. redakce). Jak se vám podařilo tento handicap překonat a najít místo na Oxfordu?

Bylo to nesmírně těžké období. Pro mě to bylo obrovské zklamání, nejen v osobě mého vedoucího, ale i určitých tendencích české vědy celý problém takzvaně zamést pod koberec. Do té doby jsem žil v představě, že akademici mají určitou intelektuální, morální a etickou integritu. Při tom jsem si uvědomil, že to spolu vůbec nesouvisí. Můj výzkum se týkal strukturní biologie a s falšováním výsledků nijak nesouvisel, ale i tak se mé články z toho období necitují, což je handicap, který mě dobíhá dodnes – v každé grantové žádosti vyplňujete články a jejich citovanost a já mám z toho období takříkajíc „díru“.

Hledání postdoc pozice to však neovlivnilo. Dostal jsem například nabídku z kalifornského Caltechu (The California Institute of Technology, jedna z nejlepších univerzit na světě – pozn. redakce), kam jsem moc chtěl, protože mám rád fyzika Richarda Feynmana, ale podmínkou bylo získat vlastní finance, a to byl problém. Také mě zajímal výzkum Yvonne Jones z Oxfordu, tak jsem ji napsal a ona mi hned odepsala, ať se zastavím na interview. Což byl velmi intenzivní den plný nejrůznějších pohovorů a setkání se členy týmu i z ostatních skupin. A tam se mi zalíbilo, dokonce tak moc, že jsem i zmeškal letadlo (usmívá se).

Podařilo se vám z jedné návštěvy odhadnout reálnou povahu laboratoře?

Ano, ve smyslu, jak je to kvalitní výzkum, jaké technologie mají k dispozici, jaká skupina expertů tam pracuje. Ale dopředu jsem neodhadl, jak extrémně je má šéfka zaneprázdněná, když jsem s ní chtěl mluvit, musel jsem se objednat u sekretářky a pak čekat třeba týden, než dostanu termín!

Byla to pro mě ale obrovská škola. Vše jsem si musel vymyslet a navrhnout sám, poté i naměřit, analyzovat a ve výsledku i sepsat. Když jsem měl problém, musel jsem si poradit sám – často mi pomohli kolegové. Bylo to bolestné, ale zároveň obrovská škola – celým tím procesem jsem se mnoho naučil.

A jak se na základě vašich zkušeností pozná dobrá výzkumná skupina?

Těžko! (směje se) Je to velmi individuální a bývá to i otázka kompromisů a štěstí. Ale mnoho věcí se dá zjistit předem – z internetu a od kolegů z oboru. Je dobré věnovat tomu čas a hledání nepodcenit, někteří studenti stráví více času výběrem telefonu než školitele. Například už jen z publikací skupiny poznáte mnoho o dynamice týmu. O potenciálním vedoucím vám zase mnohé prozradí například jeho záznamy přednášek nebo komunikace na sociálních sítích. Samozřejmě je dobré laboratoř předem osobně navštívit, ideálně na krátkou stáž, a na vlastní kůži zažít tamní atmosféru. A také je dobré mluvit i s lidmi, kteří již danou laboratoř opustili, ti vám nejlépe popíšou realitu. Čím více zdrojů budete mít, tím lepší úsudek si můžete udělat.

Co hlavního jste se v Oxfordu naučil?

Kromě nových metod asi především to, jakým způsobem si klást velké a důležité otázky, jak o vědě přemýšlet. Nemám žádný zázračný a zaručený způsob, jak na to, ale poznal jsem cestu, která k těm dobrým nápadům vede. Pro mě je například důležité dělat vědu rukama: když jsem v laboratoři a pipetuji, tak mě napadají další nápady.

Čemu se teď se svým vlastním týmem věnujete?

Zajímá nás, jakým způsobem vzniká nervová soustava. V lidském mozku máme sto miliard neuronů, jež jsou spojeny tisíci výběžky s dalšími neurony – je to vysoce organizovaná a komplexní síť, která definuje naši osobnost, paměť, intelekt, řeč, emoce, smyslové vnímání – vše, celé naše bytí.

Zkoumáme, jak tyto výběžky neuronů vznikají, jak se orientují a rozhodují, zda zabočí doleva nebo doprava či zůstanou na místě. To řídí nejrůznější signální molekuly; my se konkrétně zaměřujeme na skupiny látek, které se nazývají semaforiny a plexiny.

Jak vaše věda „vypadá“?

Snažíme se rozklíčovat chování neuronových výběžků na atomové úrovni, používáme k tomu metody strukturní biologie – především proteinovou krystalografii a kryoelektronovou mikroskopii. Začínáme tím, že si musíme vyrobit proteiny, které chceme studovat. Musíme je získat v dostatečném množství a čistotě, abychom je mohli krystalizovat. Pokud se to povede, tak okem neviditelné krystaly o velikosti padesáti až sto mikrometrů (miliontiny metru) vylovíme speciální nylonovou smyčkou, zamrazíme je v kapalném dusíku a odvezeme na synchrotron – urychlovač částic, kde se po kruhové dráze dlouhé třeba i půl kilometrů téměř rychlostí světla pohybují elektrony. Tím pohybem produkují extrémně silné rentgenové záření, kterým když osvítíme náš krystal, vznikne signál „šmouhy“, ze kterých jsme pak schopni na atomové úrovni dopočítat, jak náš protein vypadá a jak interaguje s dalšími proteiny. Například jak spolu komunikují dva neuronové výběžky.

Proteinová krystalografie: Proteinový krystal (obrázek a) semaforinu 1b o délce asi 300 mikrometrů se zmrazí v kapalném dusíku a odveze na urychlovač částic – synchrotron. Na obrázku (b) je synchrotron Diamond nedaleko Oxfordu. Tam se krystal upevní do speciálního zařízení – goniometru (c), které krystal chladí parami dusíku a rotuje krystalem kolem jeho osy. Při rotaci dopadá na krystal velmi intenzivní rentgenové záření a dochází k difrakci, kterou pozorujeme jako malé tečky na detektoru (d). Z polohy a intenzity teček je možné spočítat mapu elektronové hustoty (e), do které můžeme fitovat model proteinu. Výsledkem je trojrozměrná struktura proteinu na atomové úrovni (f).

U kryoelektronové mikroskopie je postup obdobný, jen studované proteiny nanášíme na kruhovou síťku a rychle je zamrazíme v kapalném ethanu, čímž vznikne amorfní led, který je transparentní. Tyto zmrazené vzorky pak pozorujeme na kryoelektronovém mikroskopu. Z měření jsme pak opět schopni dopočítat a vytvořit trojrozměrnou strukturu dané molekuly na atomové úrovni.

Kryoelektronová mikroskopie: Vzorek proteinu se pipetou nanese na speciální síťku o velikosti 3 milimetry (a), pote se odstraní nadbytečný roztok a síťka s proteinem se zmrazí do kapalného ethanu (b). Na kryoelektonovém mikroskopu (c) se poté snímají obrázky, na kterých jsou vidět jednotlivé molekuly proteinu v různých orientacích (d). Po nasnímaní dostatečného množství dat dochází k 3D rekonstrukci, ve které jsou 2D orientace proteinu transformovaný do 3D a výsledkem je cryoEM mapa (e), do které je možné fitovat model proteinu.

Pro své výzkumy jste získal interní grantovou podporu Primus z UK i grant Junior Star od Grantové agentury ČR (GA ČR). Co vše vám to umožní? Jaké jsou vaše aktuální výzkumné otázky?

Především mi to dává určitou stabilitu pro prvních pár let a finance na nákup nákladných přístrojů, ale i sestavení kvalitního týmu, bez těchto grantů by to nešlo. V Junior Star projektu se zaměřujeme „na povrch neuronů“, konkrétně jak spolu interagují semaforiny a plexiny a jakým způsobem se signál z vnějšího prostředí dostává dovnitř neuronu a jak různé látky ovlivňují výslednou signalizaci.

A projekt Primus na to volně navazuje – zajímá nás, co se děje uvnitř buněk. Je tam zajímavý signální protein Mical, který je aktivován semaforin-plexinovou kaskádou. Ve výsledku pak štěpí cytoskelet a neuronový výběžek zabočí doleva nebo doprava. Chceme objasnit mechanismus, jak přesně se Mical váže, jak dochází ke štěpení a jak je inhibován.

Na konci projektu bychom chtěli v ideálním případě znát celý ten molekulární mechanismus na atomové úrovni – od aktivace semaforin-plexinové signalizační kaskády na povrchu neuronů, přes zapojení proteinu Mical až po výslednou změnu tvaru neuronového výběžku.

Zatím se jedná o základní výzkum, ale jaké je jeho možné budoucí využití?

Pokud tyto signální kaskády popíšeme a pochopíme, můžeme hledat, jak je lze ovlivňovat a toho pak jednou využívat v praxi při terapii nejrůznějších onemocnění. Například při porušení míchy bychom tyto signální molekulární mechanismy mohli využít k tomu, abychom navedli neurony a „obešli“ to poškozené místo. Stejně tak se ukazuje zapojení těchto signálních drah i v různých neurodegenerativních onemocnění, epilepsii nebo autismu.

Poslední otázka: proč vlastně děláte vědu?

Měl jsem skvělou učitelku chemie na základní škole, po škole jsme dělali pokusy, takové ty, kdy to bouchalo, prskalo a měnilo barvu... Na začátku to byla radost z těch efektů, časem se to však změnilo na radost z poznání – jak to funguje, co se tam děje, když něco bouchá, mění barvu a to se postupně změnilo na současnou radost z poznávání a objevování neznámého.

Je báječné, když se nám podaří jako jediným na světě vyrobit daný protein, takový, který ani matka příroda nevyrobila. Nejzajímavější je, když rozlouskneme nějaký klíčový moment, kdy jsme jediní na světě, kdo zná tu odpověď na nějakou složitou otázku.