Biologická rozmanitost není rovnoměrně rozložena na zemském povrchu. Ať už ji měříme počtem druhů, počtem nějakých vyšších taxonů (rodů, čeledí) nebo nějakým odvozeným indexem. Obecně platí že biodiverzita klesá od rovníku pólů a většina druhů žije v tropech. Ani v rámci tropů ale toto rozložení není rovnoměrné, na souši jsou ta nejrozmanitější místa na úbočí hor, zatímco některé nížiny jsou relativně chudé, v moři je to ještě složitější. Existuje obrovské množství teorií a hypotéz proč žije většina druhů v tropech a proč jsou různá místa různě biologický rozmanitá, některé se datují už od Alexandra von Humboldta a Charlese Darwina.
S existencí mnoha teorií a hypotéz se nechtěl smířit tým pod vedením profesora Davida Storcha z Centra pro teoretická studia Univerzity Karlovy a z Katedry ekologie Přírodovědecké fakulty UK. V rámci projektu „Je biologická diverzita omezená? Cesta k rovnovážné teorii biodiverzity“ se mu podařilo vytvořit světově unikátní teorii, která rozdíly v biologické diverzitě na povrchu Země vysvětluje. Poznatky z projektu získaly mezi odbornou veřejností velký ohlas. Výsledkem je celkem 13 velmi kvalitních publikací.
Lze říct, že česká věda v oblasti tzv. zelené biologie dosáhla díky lidem jako je právě profesor David Storch vynikajícího mezinárodního věhlasu a stala se v uplynulých desetiletích i díky podpoře GA ČR zcela konkurenceschopnou v tom nejširším celosvětovém kontextu. O významu projektu svědčí také skutečnost, že profesor Storch získal nedávno velký grant EXPRO, který mu umožní ve výzkumu dále pokračovat.
Pane profesore můžete stručně popsat, co bylo hlavním cílem projektu?
Podstata projektu se týkala sporu o to, do jaké míry je biologická rozmanitost na různých místech světa daná tím, že existují nějaké její limity. Tzn. pro každé území je daný nějaký počet druhů, který tam může žít v rovnováze a větší počet už to území neuživí. My jsme zkoumali, do jaké míry toto platí nebo neplatí. Proti tomuto pohledu existuje odlišná představa, která v principu říká, že žádné limity nejsou a že příroda je nenasycená a že druhů by mohlo být mnohem více. Projekt byl zaměřen na vytvoření teorie těchto limitů a jejím testování. Zkoumali jsme tedy, proč je na různých místech na zemi různý počet druhů, zda je to kvůli zmíněným limitům, co vytváří tyto limity, jak je poznáme atd.
Proč jste se rozhodli v projektu zkoumat právě toto téma?
Rozdíly v diverzitě na povrchu Země se zabývám již dvacet let. Je to obecně velké téma, velká otázka. Došel jsem k tomu, že za biologickou diverzitou musí být nějaké limity. To sice nebyla nová myšlenka, byla ale dlouho opouštěna, já jsme v ní ale věřil a rozhodl jsem se ji prozkoumat. Limity mají zásadní vliv na to, co se s biologickou diverzitou bude dít v budoucnosti. To je zásadní věc. Pokud limity existují a počet druhů je hodně blízko rovnovážnému stavu, tak jakékoliv odebrání zdrojů z biosféry činností člověka ty rovnovážné počty ovlivňuje.
Jak jste získávali data, abyste mohli takovou teorii vytvořit?
Primárně jsme čerpali již hotová data z celého světa, vycházeli jsme také z poznatků projektu, který tomuto předcházel. Máme například mapy diverzity druhů na různých místech a ty analyzujeme. Kromě toho získáváme data vlastním terénním výzkumem, hlavně v Africe.
Co považujete za největší úspěch projektu?
Nejcennější část je v tom, že jsme vytvořili funkční teorii. Na začátku byla formulována velmi vágně, dnes ji máme formulovanou i matematicky. V rámci projektu jsme měli ještě mnoho podprojektů, některé z nich jsme splnili beze zbytků, některé jsme museli modifikovat, jiné jsme opustili, protože jsme zjistili, že je to slepá cesta. Některé jsme nestihli rozpracovat a budeme na nich pokračovat.
Jak dlouho jste na projektu pracovali a kolik lidí se na něm podílelo?
V týmu jsem měl dvě postgraduální studentky a dva postdoktorandy. Měli jsme ale také řadu zahraničních spolupracovníků.
Platí vaše závěry stejně jak pro zvířata, tak i pro rostliny?
My věříme, že ano. Pro rostliny máme ale méně dat a je to u nich složitější v tom, že rostliny samy vytvářejí prostředí. Naše teorie je ale obecná, jakkoli konkrétní parametry budou specifické pro různé skupiny.
Jak moc ty limity ovlivňuje člověk?
Data, která jsme studovali, ta člověk dosud příliš neovlivnil. Je to proto, protože globální data jsou sbíraná za dlouhou dobu, kdy vliv člověka ještě nebyl moc znát. Je ale jasné, že člověk biologickou diverzitu ovlivňuje hodně. Zatím se to neprojevuje v těch největších škálách, ale v těch malých jednoznačně. Odebírá zdroje v přírodě a zvyšuje kolísání jejich množství, a to diverzitu – podle naší teorie – samozřejmě ovlivňuje. Může ji ovlivnit také pozitivně, protože ty rovnovážné stavy závisí i na tom, jak moc se druhy šíří a dnes se šíří opravdu hodně. Je tady vlna biologických invazí, kdy se exotické druhy šíří z kontinentu na kontinent, což lokální diverzitu zvyšuje.
Ve kterých oblastech se biologická diverzita nejvíce zvyšuje?
Například v Severní Americe, ale i třeba v Evropě. Týká se to i různých přírodních rezervací, kde počet druhů roste vlivem šířením těch nepůvodních druhů. Rychlost šíření je jednoduše, speciálně u rostlin, rychlejší než jejich vymírání. To ale podle mého názoru nebude dlouho trvat.
Která část světa je, co se týká biologické diverzity, nejbohatší?
Tropické podhůří And, například v Ekvádoru a v Peru. Je tam velká produktivita prostředí, kombinace klimatických podmínek je velmi příznivá. Jsou tam hory, které zřejmě podporují vznik druhů, protože vytvářejí různé bariéry. Jednoduše řečeno se tam sešly ty nejlepší vlivy. Ty důvody se ale přesně neví. Podle mě je to kombinace příznivého klimatu a topografie, která vede k rychlému vznikání nových druhů.
Profesor Daniel Storch
Bude možné vaše poznatky využít v praxi?
Myslím si, že mít teorii toho, čím je regulována biologická diverzita, je důležité, například pro management chráněných území, ale i pro přemýšlení o tom, co se v budoucnu stane s celými kontinenty. Ty naše poznatky slouží jako obecné vodítko. Dokážeme říct, proč na nějakém kontinentu je více druhů a jak je udržovat.
Jak si stojí váš projekt ve srovnání s ostatními výzkumy na toto téma?
Troufnu si říct, že nikdo jiný na světě neudělal tak důkladnou teorii, jak ty limity fungují. Teorii jsme publikovali v nejprestižnějším ekologickém časopise na světě. Z tohoto hlediska jsme hodně napřed.
Jakou roli v tom hraje GA ČR?
Samozřejmě zásadní, moje výzkumy financuje primárně GA ČR. Na tento typ výzkumu je to ideální partner, nepotřebuji nějaké závratné částky, protože hodně dat již existuje. Zatím jsem spokojený.
Jak jste spokojen se systémem GRIS a s ním spojenou administrativou?
Nemám s tím problém, ani nemyslím, že by to šlo nějak zásadně zjednodušit. Zvykl jsem si a v zásadě mi to vyhovuje.
Co planetka, to jiný tvar a velikost. Některé jsou kulaté, jiné naopak protáhlé či jinak nepravidelné. V rámci mezinárodní spolupráce jsme se podíleli na pozorování jedné z největších – planetky Pallas. S překvapením jsme zjistili, že vypadá jako obří „golfový míček“. Je sice kulatá, ale povrch má pokrytý množstvím kráterů.
Planetka (2) Pallas, pojmenovaná po řecké bohyni moudrosti, byla objevena v roce 1802. Díky své velikosti, která je asi sedminová ve srovnání s Měsícem, se řadí na třetí místo v oblasti hlavního pásu planetek mezi Marsem a Jupiterem. Rovina její dráhy je neobvykle skloněná vůči dráhám ostatním planetek. Důvod tohoto sklonu je ovšem nejasný.
V článku Marsset a kol. (2020), publikovaném v prestižním časopise Nature Astronomy, ukazujeme detailní snímky povrchu planetky Pallas. Poprvé máme rozlišení dostatečné pro identifikaci jednotlivých povrchových útvarů – kráterů. Náš tým, vedený Pierrem Vernazzou z Laboratoire d’Astrophyisque de Marseille ve Francii, získal snímky planetky Pallas pomocí adaptivní optiky na přístroji SPHERE, umístěném na dalekohledu VLT. Jedná se o jeden ze čtveřice největších dalekohledů Evropské jižní observatoře, s průměrem zrcadla 8 metrů. Pallas jsme pozorovali ve dvou různých obdobích, vždy v době, kdy byla na své dráze co nejblíže Zemi. Tak jsme dosáhli největšího možného rozlišení a rozpoznali nejvíce detailů na povrchu.
Fotografie pořízené 28. října 2017 (jižní polokoule) a 15. března 2019 (severní polokoule). Na obou polokoulích je vidět mnoho velkých kráterů, na té jižní pak i jasná skvrna připomínající usazeniny soli na Ceresu.
Během dvou pozorovacích sezón (2017 a 2019) jsme získali 11 sérií snímků. Díky otáčení Pallas kolem své rotační osy zachycují povrch z různých úhlů. Snímky byly podrobeny matematickému zpracování (dekonvoluci). Ze snímků pak byl inverzními metodami odvozen tvar ve 3D. Vytvořili jsme také mapu kráterů a změřili jejich četnost poblíž rozhraní světla a stínu, kde bývají nerovnosti dobře pozorovatelné.
Domníváme se, že zjizvený povrch planetky Pallas je důsledkem velmi skloněné oběžné dráhy. Zatímco většina planetek hlavního pásu se pohybuje po dráhách mírně výstředných a mírně skloněných, podobně jako auta na závodním okruhu, Pallas se pod vysokým úhlem „probíjí“ hlavním pásem. Jakékoliv srážky, které Pallas zažije, jsou daleko ničivější než srážky mezi planetkami na podobných drahách, neboť vzájemná rychlost je více než dvojnásobná. Pallas je zřejmě nejkráterovanějším tělesem, který jsme doposud v hlavním pásu zaznamenali.
Celkem jsme identifikovali 36 kráterů o průměru větším než 30 kilometrů. Pro srovnání, 30 km odpovídá přibližně pětině průměru kráteru Chicxulub, jehož vznik souvisí s vyhynutím dinosaurů před 65 miliony lety. Odhadujeme, že tyto krátery pokrývají přinejmenším 10 procent povrchu Pallas, což potvrzuje správnost domněnky, že její historie zaznamenaná krátery byla extrémní ve srovnání s ostatními tělesy sluneční soustavy.
Řada simulací srážek mezi Pallas a menšími planetkami hlavního pásu. Vzájemná rychlost terče a projektilu dosahovala 12 km/s; rychlosti výhozu většiny úlomků jsou řádově srovnatelné s únikovou rychlostí 300 m/s.
Abychom pochopili, jak tato historie pravděpodobně vypadala, provedli jsme řadu simulací Pallas a jejich interakcí s ostatními planetkami hlavního pásu během posledních 4 miliard let, což přibližně odpovídá stáří sluneční soustavy. Totéž jsme učinili pro Ceres a Vestu, uvažujíc přitom velikost, hmotnost a danou dráhu, stejně jako rozdělení velikostí a rychlostí objektů v hlavním pásu. Zaznamenali jsme každou událost, kdy došlo k simulované srážce s Pallas, Ceresem či Vestou, která vytvořila kráter o průměru alespoň 40 km (což je velikost většiny kráterů pozorovaných na Pallas).
Zjistili jsme, že 40kilometrový kráter na Pallas může vzniknout srážkou s podstatně menším objektem než tentýž kráter na Ceresu nebo Vestě. Protože menší planetky v hlavním pásu jsou výrazně početnější než ty větší, znamená to, že Pallas má větší pravděpodobnost srážky a kráterování než ostatní dvě tělesa.
„Pallas zažívá dva až třikrát více srážek než Ceres a Vesta a její skloněná dráha zřejmě vysvětluje její zvláštní povrch, odlišný od ostatních dvou těles“, říká Marsset.
Na základě získaných snímků se podařilo učinit další dva objevy: na jižní polokouli se nachází jasná skvrna a na rovníku výjimečně velký kráter (pánev). Co se týká kráteru, jehož průměr se odhaduje na 400 km, zjišťovali jsme, čím mohl být vytvořen. Simulovali jsme dopady různých těles do oblasti rovníku a sledovali fragmenty, které přitom byly vymrštěné z povrchu Pallas.
Podle našich simulací se zdá, že velká impaktní pánev je důsledkem srážky před asi 1,7 miliardami let s tělesem o průměru mezi 20 a 40 kilometry. Úlomky tehdy vyhozené do prostoru se dodnes nacházejí na dráhách podobných jako má Pallas dnes.
Typické dráhy planetek hlavního pásu (černé křivky) a skloněné dráhy planetky Pallas a členů její rodiny (červeně a žlutě).
„Vznik pánve lze velmi dobře vysvětlit. Souvisí se současnou rodinou planetek Pallas“, říká spoluautor Miroslav Brož z Astronomického ústavu Univerzity Karlovy.
Původ jasné skvrny objevené na jižní polokouli Pallas je však nejasný. Zatím nejlepší hypotéza je, že se jedná o usazeniny solí. Na základě získaného modelu tvaru byl spočten objem Pallas, což v kombinaci se známou hmotností dává průměrnou hustotu. Ta je opět odlišná od Ceresu a Vesty a odpovídá směsi vodního ledu a silikátů. Postupně se led v nitru planetky roztavil a silikáty se tak hydratovaly, čímž mohly vzniknout soli, které později odhalil nějaký impakt.
Chybějící díl skládačky bychom mohli najít poněkud blíž, těsně u Země. Každý prosinec mohou vizuální pozorovatelé sledovat úžasný úkaz známý jako Geminidy. Jedná se o meteorický roj pocházející z úlomků planetky (3200) Phaeton, která sama je pravděpodobně jedním z úlomků Pallas, jenž se náhodou dostal na dráhu křížící dráhu Země. Zvýšený obsah sodíku v Geminidách, který je znám dlouho, Marsset a kol. vysvětlují jako důsledek pozorovaných solných skvrn na původním mateřském tělese,tedy Pallas.
„Lidé navrhovali vyslat k Pallas miniaturní, levné satelity“, říká Marsset. „Nevím, jestli se projekt uskuteční, ale určitě by nám o povrchu Pallas a původu jasné skvrny prozradil mnoho.“
———————-
Z Astronomického ústavu UK se na tomto výzkumu podíleli Josef Hanuš, Miroslav Brož, Pavel Ševeček a Josef Ďurech. Josef Hanuš, Josef Ďurech a Pavel Ševeček byli podpořeni grantem GAČR 18-09470S (hlavní řešitel Josef Hanuš, článek spadá primárně do tohoto grantu). Miroslav Brož byl podpořen grantem GAČR 18-04514J (hlavní řešitel Josef Ďurech).
———————–
Cílem projektu „Pokročilé studie patogeneze západonilské virové horečky směřující k novým terapeutickým strategiím“ byl návrh, syntéza a testování nových nukleotidových a nukleosidových analogů proti viru západonilské horečky a dalším flavivirům (virus Zika, virus klíšťové encefalitidy…) a ověření jejich účinku v kombinaci s imunomodulačními látkami. Projekt má význam pro terapii závažných infekčních onemocnění i pro edukaci pre a postgraduálních studentů. Vynikající výsledky projektu byly publikovány v 18 článcích s impakt faktorem. O detailech jsme si povídali s docentem Danielem Růžkem z Výzkumného ústavu veterinárního lékařství.
Proč jste se rozhodl věnovat v projektu právě tomuto tématu?
Flaviviry jsou patogeny globálního významu – mnohé z nich jsou přenášené bezobratlými přenašeči (komáry či klíšťaty) a způsobují každoročně stovky milionů lidských infekcí. Kromě Antarktidy se flaviviry vyskytují na všech kontinentech. U člověka způsobují široké spektrum klinicky manifestních onemocnění – od mírných horečnatých nákaz až po závažné a život ohrožující encefalitidy či encefalomyelitidy. Infekce některými flaviviry má teratogenní účinky, jiné jsou například původci krvácivých (hemoragických) horeček. Proti několika flavivirovým nákazám existuje možnost účinné vakcinace, proti žádnému flaviviru ale nebyla doposud schválená účinná terapie. Výzkum flavivirů a zejména možností protiflavivirové terapie tak představuje globální prioritu.
Náš projekt byl primárně zaměřen na studium flaviviru západonilské horečky (West Nile virus) a vývoj a testování specifických antivirotik (virostatik) účinných proti tomuto viru. Virus západonilské horečky původně cirkuloval pouze v Africe, dnes však můžeme hovořit o jeho kosmopolitním výskytu. Virus se může brzy stát zdravotní hrozbou i v České republice – například v roce 2018 byl v ČR zaznamenán první případ úmrtí pacienta, který se nakazil virem západonilské horečky na území Jihomoravského kraje. V rámci projektu jsme se ale zaměřili i na další flaviviry, které mají značný medicínský význam. V roce 2015 se začal dramaticky šířit zejména v oblastech Střední a Jižní Ameriky flavivirus Zika. Zjistilo se, že infekce tímto virem může u těhotných žen závažným způsobem poškodit vývoj plodu a způsobit mimo jiné tzv. mikrocefalii.
To samozřejmě byla pro nás výzva, která nakonec byla korunovaná úspěchem – jako první na světě jsme prakticky ve stejný okamžik jako belgičtí vědci popsali vůbec první účinné nízkomolární látky, které vykazovaly vysoký inhibiční účinek proti tomuto viru. Tento objev tehdy stal mediální senzací a setkal se s velkým zájmem i v odborných kruzích. Kromě viru západonilské horečky a viru Zika jsme se v rámci našeho projektu zaměřili, byť okrajově, i na další flavivirus, virus klíšťové encefalitidy. Ten je nosným předmětem výzkumu naší laboratoře a představuje dlouhodobý problém nejen v ČR, ale i řadě dalších zemí euroasijského kontinentu. Naším cílem tedy bylo přispět jednak k poznání mechanismů, které jsou zapojeny při vzniku těchto onemocnění, a především identifikovat látky s antivirovým účinkem, které by měly potenciál být v budoucnu využity jako léky na tyto infekce.
Pracovníci zapojení do projektu, RNDr. Martin Palus, Ph.D., a Mgr. Václav Hönig, Ph.D., při práci ve virologické laboratoři s vysokým stupněm biologického zabezpečení. Foto: Biologické centrum AVČR.
Můžete laikovi přiblížit, co přesně jste v projektu zkoumali/chtěli zjistit?
Projekt měl dvě základní roviny. V první části jsme zkoumali mechanismy patogeneze západonilské horečky a dalších vybraných flavivirových nákaz, tedy to, jakým způsobem se virus šíří v organismu, kde se lokalizuje, jaké buňky preferenčně napadá a jaké tkáně a orgány narušuje. Druhá rovina se týkala přímo vývoje a testování antivirových látek účinných proti viru západonilské horečky a dalším flavivirům. V rámci první části jsme také vytvořili vhodné laboratorní modely flavivirové infekce, ať už založené na buněčných kulturách či laboratorních zvířatech, které pak byly následně využity při testování potenciálních antivirotik a charakterizace jejich mechanismu účinku. Cílem projektu tak bylo pochopení procesů, ke kterým dochází v organismu napadeném virovou infekcí, a identifikace látek, které mají antivirový účinek, a tedy potenciál být využity jako protivirové léky.
Jak a kde projekt konkrétně probíhal, jaké metody jste použili?
Vzhledem k náročnosti projektu jej bylo nutné realizovat na třech spoluřešitelských pracovištích – v Laboratoři emergentních virových nákaz, která je společným pracovištěm Výzkumného ústavu veterinárního lékařství v Brně a Parazitologického ústavu Biologického centra AVČR v Českých Budějovicích, a dále v Ústavu biologie obratlovců AVČR ve Valticích (prof. RNDr. Zdeněk Hubálek, DrSc., doc. RNDr. Ivo Rudolf, Ph.D.) a v Ústavu organické chemie a biochemie AVČR v Praze (Mgr. Radim Nencka, Ph.D.). Jednalo se tedy o společné úsilí virologů, odborníků v oblasti medicínské zoologie a medicinálních chemiků. Většina práce se tedy odehrávala převážně v laboratořích organické chemie (syntéza látek) a ve virologických laboratořích.
Vzhledem k tomu, že virus západonilské horečky je nebezpečným patogenem člověka, veškerá práce se životaschopným virem se musí odehrávat v laboratořích s vysokým stupněm biologického zabezpečení (BSL-3). Jedná se o laboratoře s omezeným přístupem, ve kterých je udržován podtlak vzduchu a odsávaný vzduch je filtrován speciálními HePa filtry, které mají póry tam malé, že dokáží zachytit i virové částice. Pracovníci nosí v laboratoři speciální jednorázové obleky a přes hlavu mají kuklu s přívodem vzduchu. Částečně výzkum probíhal i v terénu, kde se kolegové z Ústavu biologie obratlovců věnovali monitoringu výskytu viru západonilské horečky v komárech a izolovali zajímavé nové kmeny viru lišící se svými biologickými vlastnostmi, které byly následně využity v experimentech zaměřených na patogenezi onemocnění a též při testování antivirových látek. Samotné experimenty byly prováděny na buněčných kulturách a s využitím laboratorních myší. Kvůli komplexnosti problematiky není možné veškeré testy na laboratorních zvířatech nahradit alternativními metodami.
V případě testování antivirových látek byly provedeny počáteční pokusy na buňkách a pouze takové látky, které v těchto podmínkách vykazovaly nejlepší antivirový účinek a nejnižší toxicitu, byly následně vybrány pro testování na myších. Pomocí těchto experimentů jsme nakonec identifikovali látku, která vykazovala vysoký léčebný efekt, kdy v případě podání látky přežívalo 90-100 % jedinců infikovaných smrtelnou dávkou viru. Látka kromě toho měla schopnost potlačit množení viru v těle infikovaného organismu a mírnila neurologické příznaky.
RNDr. Martin Palus, Ph.D. při práci ve virologické laboratoři s vysokým stupněm biologického zabezpečení. Foto: Biologické centrum AVČR.
Co bylo v projektu nejtěžší?
Problematika vývoje a testování antivirových látek je mimořádně kompetitivní. Existuje celá řada konkurenčních skupin, které se věnují podobné problematice a mnohdy jde doslova o závod, kdo s daným objevem přijde jako první. Již nejednou se nám stalo, že s tématem, kterému jsme se intenzivně věnovali a které jsme již finišovali, nás předběhla konkurenční skupina. Na druhou stranu vím, jsme zase již několikrát předběhli my je, a to se mnohdy jedná o týmy s lepším zázemím a neporovnatelně většími finančními prostředky na výzkum. Když vypukla epidemie viru Zika, jednalo se doslova o závod. Tehdy nebylo ani jednoduché virus pro pokusy získat, protože virové sbírky byly naprosto zahlceny požadavky z celého světa.
Nám se podařilo virus nakonec získat od spřátelené laboratoře v zahraničí a ihned jsme zahájili testování přednostně látek, u kterých jsme již věděli, že účinkují proti viru západonilské horečky a viru klíšťové encefalitidy – předpokládali jsme, že podobný efekt bude pozorován i proti viru Zika. Znamenalo to pro nás dlouhé večery a víkendy strávené v laboratoři, ale tato strategie se ukázala být správnou. Nakonec jsme své výsledky publikovali jako první na světě, prakticky ve stejný okamžik jako belgická skupina, která identifikovala antivirový efekt proti viru Zika u zcela identické molekuly.
Jak je možné zjištěné informace využít v praxi?
Ne každá látka, která má antivirový účinek, se nakonec stane lékem. V každém případě i pouhý popis antivirového účinku u konkrétní molekuly má svůj smysl. Na základě takového zjištění totiž mohou chemici syntetizovat příbuzné molekuly, mohou se testovat různé možnosti kombinační terapie a podobně. Každé takové zjištění tak otvírá další, dříve netušené možnosti. V našem případě však přesto známe jednu látku, která již má k použití u pacientů relativně blízko. Jedná se o látku, která je v tuto chvíli ve druhé fázi klinického testování u lidských pacientů infikovaných virem žluté zimnice. Naše laboratoř objevila, že tato látka účinkuje i proti viru západonilské horečky, viru Zika a viru klíšťové encefalitidy. Pokud tedy bude nakonec schválená pro terapii žluté zimnice, již bude jen krůček k jejímu použití i pro tyto další flavivirové nákazy. Nezbývá než doufat, že veškeré testy dopadnou dobře.
Daniel Růžek
Na čem aktuálně pracujete a jaké jsou vaše plány?
Vývoj a testování potenciálních antivirotik aktivních proti flavivirům i nadále pokračuje. Věnujeme se především viru klíšťové encefalitidy. Problematikou klíšťové encefalitidy se zabýváme i z hlediska poznání patogeneze onemocnění – zajímá nás, jakým způsobem virus proniká do mozku hostitele, jaké konkrétní buněčné typy v mozku virus napadá, jak probíhá imunitní odezva v infikovaném mozku a v periferních tkáních. Snažíme se také nalézt konkrétní geny v genomu pacienta, které předurčují závažnost klinického průběhu klíšťové encefalitidy. Kromě toho pracujeme i na vývoji účinné imunoterapie či post-expoziční profylaxe klíšťové encefalitidy, založené na použití lidských monoklonálních protilátek. V takovém případě by bylo možné aplikovat imunoglobulinový preparát již po odstranění přisátého klíštěte – podání protilátek by pak snížilo riziko rozvoje onemocnění. V tomto směru je náš výzkum ale stále ještě v plenkách.
Jak jste spokojen se systémem GRIS a s ním spojenou administrativou?
Velmi oceňuji snahu Grantové agentury ČR snížit administrativní zátěž spjatou s řešením projektů. Má dosavadní zkušenost se spoluprací s GA ČR je zcela pozitivní. Systém GRIS je uživatelsky přátelský a jednoduchý.
Projekt „Polymerní léčiva aktivně směrovaná rekombinantním fragmentem protilátky jako terapeutický nástroj v léčbě GD2 pozitivních nádorů“ pod vedením doktora Milana Fábry z Ústavu molekulární genetiky AV ČR byl zaměřený na transport potenciálně protinádorově působících látek pomocí anti GD2 protilátky. Jednalo se o problematiku onkologického výzkumu, zabývající se přípravou polymerů nesoucích cytostatika aktivně směrovaná fragmentem protilátky k GD2 pozitivním nádorům. Projekt měl velmi kvalitní výstupy – sedm impaktovaných prací, nejvyšší IF 8,867. O detailech jsme si povídali se spoluřešitelem projektu Michalem Pecharem (ÚMCH AV ČR) a se členem týmu Vlastimilem Králem (ÚMG AV ČR).
Proč jste se rozhodl věnovat v projektu právě tomuto tématu?
Oddělení biolékařských polymerů ÚMCH AV ČR se dlouhodobě věnuje výzkumu vodorozpustných polymerních nosičů léčiv, zejména kancerostatik. Jednou z možností, jak výrazně zlepšit vlastnosti protinádorových léčiv je jejich cílené směrování ke konkrétním receptorům (antigenům) na povrchu některých nádorových buněk pomocí vhodného cílícího ligandu, například fragmentu protilátky. V tomto projektu jsme po diskuzi mezi chemiky a biology zvolili cílový antigen GD2, který je hojně zastoupen na mnoha velmi nebezpečných typech nádorů, jako jsou např. melanomy, neuroblastomy či některé lymfomy. Důležitou roli v tomto rozhodnutí hrála i skutečnost, že letitá expertíza v oddělení strukturní biologie ÚMG umožnila připravit plně funkční fragment protilátky antiGD2, který byl použit jako zmíněný cílící ligand.
Můžete laikovi přiblížit, co přesně jste v projektu zkoumali?
Zjednodušeně řečeno, naším hlavním cílem bylo ověřit hypotézu, že polymer, nesoucí protinádorové léčivo a zároveň i cílící ligand, bude při léčbě nádorů, obsahujících příslušný receptor, například GD2, účinnější než nesměrovaný polymer, nesoucí pouze samotné léčivo. Zároveň jsme chtěli potvrdit domněnku, že pro směrování není nutné navázat na polymer celou protilátku, ale stačí použít pouze její fragment připravený pomocí metod genového inženýrství. Tyto metody nám totiž umožňují připravit fragment protilátky vhodný pro zcela definovaný způsob připojení k polymernímu nosiči.
Jak projekt konkrétně probíhal?
Chemici z ÚMCH připravili polymerní nosiče s protinádorovými léčivy, případně s fluorescenčními značkami, které usnadňují sledování dalšího osudu polymerních léčiv v buňkách či laboratorních myších. K některým polymerním léčivům také připojili směrující ligandy buď kovalentní chemickou vazbou, případně vhodnou nekovalentní vazbou. Biologové z ÚMG připravili fragmenty protilátek „na míru ušité“ pro navázání na polymer a pro jeho následné cílení do nádorů. Dále prováděli veškeré biologické testování připravených polymerních léčiv na buněčných kulturách pomocí fluorescenční konfokální mikroskopie a průtokové cytometrie. Nakonec byla ověřována protinádorová účinnost připravených preparátů i na laboratorních zvířatech s různými nádorovými modely a sledována doba přežití léčených a neléčených zvířat a případné vedlejší účinky léčby.
Co bylo v projektu nejobtížnější?
Asi nelze jednoznačně určit, která část projektu byla nejtěžší. V každé fázi projektu to bylo něco trochu jiného a určitě bude jiný pohled chemika a biologa. Obtížná je například příprava dostatečného množství materiálu v laboratorních podmínkách a naplánování testů in vivo na myších modelech.
Bude možné získané poznatky využít v praxi?
Ačkoliv se jedná o projekt základního výzkumu, který neměl za cíl uvést do praxe žádný nový výrobek nebo technologii, výsledky získané při řešení projektu mohou výrazně pomoci při vývoji nové generace cílených protinádorových léčiv. Takovým konkrétním výsledkem je například zjištění, že směrování polymerního léčiva fragmentem protilátky může několikanásobně zvýšit specifickou toxicitu léčiva vůči určitému typu nádoru.
Na čem aktuálně pracujete a jaké jsou vaše plány?
Pokračujeme ve výzkumu nových cílených polymerních terapeutik a diagnostik. Tento rok žádáme o grant, který by nám umožnil další rozšíření současné tématiky, která se nám jeví velmi slibná. Tak uvidíme, jak dopadneme…
Jak jste spokojen se systémem GRIS a s ním spojenou administrativou?
Systém GRIS zaznamenal v posledních letech po technické stránce jisté zlepšení. V dřívějších dobách neustále padal, byl v průběhu kritického časového období často nedostupný, takže podávání aplikace celkově vyžadovalo notnou dávku psychické odolnosti. Zde je tedy patrný zřetelný posun k lepšímu. Taktéž pracovníci helpdesku GA ČR jsou vstřícní a ochotně pomáhají. Daleko větším problémem než samotná aplikace GRIS, je však celý systém financování základního výzkumu v ČR. To by vydalo na samostatnou knihu…
Úvodní fotografie: (zleva) Michal Pechar, Robert Pola, Irena Sieglová, Vlastimil Král, Milan Fábry
Projekt „Násilí ve střední Evropě za první světové války a v poválečné době. Srovnání rakouských a českých zemí“ se zaměřil na komparativní dějiny násilí jako klíčového fenoménu rekonstituce střední Evropy během první světové války a těsně po ní. Pozornost věnoval primárně českým a rakouským zemím a jejich kulturním dějinám. Klíčovou otázkou bylo, jak byly nejrůznější podoby fyzického násilí chápány a interpretovány v rámci každodenního životajakv čase, kdy násilí během první světové války kvantitativně narůstalo, tak i následně v rámci nově se ustavujícího řádu těsně po konci války. Vznik nástupnických národních států po roce 1918 projekt chápal jako pokus znovu „zvládnout“ vykolejení předchozích let v nových podmínkách. O detailech jsme si povídali s jeho hlavním řešitelem docentem Rudolfem Kučerou z Masarykova ústavu a Archivu AV ČR.
Proč jste se rozhodli zkoumat právě toto téma?
Byly pro to dva hlavní důvody. Ten první byl odborný, ten druhý byl do jisté míry osobní. Co se týká odborného, tak když jsme se dívali do odborné literatury na téma násilí, zjistili jsme, že odborná literatura po celém světě uznává velkou roli, kterou hrálo násilí v poražených státech první světové války. Knihy a články o radikalizaci a fyzickém násilí v meziválečném Německu, Rakousku nebo Maďarsku už nemusíme ani počítat, ale můžeme je rovnou vážit. Nikdo se však již důsledně nezeptal, zda a jaké formy násilí produkuje zkušenost válečného vítězství a nově nabyté nezávislosti, jak tomu bylo např. v Československém případě. Chtěli jsme se tedy podívat na podoby a význam fyzického násilí v momentě, když končí jeden celý svět a řád, což byla v našem případě první světová válka a s ní spojený konec rakousko-uherské monarchie, a vzniká řád nový a úplně jiný, o kterém nikdo vlastně neví, jak bude konkrétně vypadat.
Co se týká soukromého zájmu: uvědomili jsme si, jak jsou některé aspekty, které jsme zkoumali na historickém materiálu, do značné míry aktuální. Mluvím o letech 2013–2016. My jsme viděli, že to, co zkoumáme pro období poválečného Československa, kde byly veřejné manifestace se šibenicemi, kde se vyhrožovalo určitým skupinám lidí, kde se radikalizoval veřejný život, hledali se a stigmatizovali nepřátelé, tak to samé se odehrávalo aktuálně také kolem nás. Když jsme si během řešení projektu otevřeli noviny, našli jsme v nich často fotky, kde dav nesl šibenice, vyhrožoval lidem apod. Některé podobné aspekty radikalizace obyvatelstva po první světové válce a v době, kdy jsme na projektu pracovali, nás místy až šokovaly.
Jaká území a proč jste v souvislosti s fyzickým násilím zkoumali?
První bylo meziválečné Československo jako klasický reprezentant země, která vyšla z 1. světové války jako vítěz. Druhým subjektem bylo meziválečné Rakousko, to byla naopak poražená země. Tou třetí oblastí byla oblast Jižních Tyrol, což je německojazyčná část dnešní Itálie, která byla po válce odňata Rakousku a místní německé obyvatelstvo se tím dostalo pod italskou správu. Jednalo se tak v podstatě o region ve válce poražený, který se ale stal součástí vítězného státu. Podařilo se nám tak srovnat vliv, jaký měla na podoby a intenzitu fyzického násilí zkušenost válečné porážky a vítězství. Zajímalo nás, jakou roli zde hraje násilí pro vybudování nového státu a nového porozumění o tom, kam bude dále ten stát směřovat. Zajímalo nás však nejen samotné násilí, ale také jak je mu rozuměno, jak k němu doboví odborníci jako například soudci, policisté, psychologové či psychiatři, ale i široká veřejnost, přistupují a jak ho hodnotí.
Můžete popsat nějaké akty násilí po 1. světové válce u nás?
Pád Rakouska-Uherska přinesl zvýšení násilí na celém jeho bývalém území. V Čechách je známý masakr německého obyvatelstva v Kadani v březnu 1919 a některých jiných městech, kde československá armáda spustila střelbu do demonstrací plných civilistů. Byly tam desítky mrtvých. V Československu však drtivá většina násilných incidentů nebyla takto výrazná, ale byly to spíše různé potyčky, nebo omezené útoky. Poválečná léta jsou také typická zvýšenou mírou antisemitismu, kdy čeští uvědomělí občané viděli židy jako někoho, kdo nepatří do jejich státu, někoho, kdo je spojován s bolševickou levicí na jedné straně, nebo se starým rakousko-německým řádem na straně druhé. Zároveň ale také dochází ke vzájemnému vyrovnávání účtů mezi Čechy navzájem. Přicházejí útoky na jiné Čechy, kteří byli spojováni se starým řádem. Velkým fenoménem byly křivdy spojené s poválečným zásobováním. První světová válka přinesla akutní zásobovací krizi, v některých místech byl téměř hladomor. A z toho pramenily útoky na ty, kteří skutečně nebo domněle z této situace profitovali, proti různým keťasům, překupníkům, někdy i četníkům nebo členům zásobovacích komisí. Málokdy to ale končilo smrtí.
Kadaň (pohlednice)
Z jakých zdrojů jste čerpali?
Řadu věcí jsme čerpali z dobového tisku nebo z policejních a soudních archivů. Pokud se ty věci dostaly k soudu, procházeli jsme také vyšetřovací spisy. Tam můžete vidět, jak se ti lidé obhajovali, jaká byla jejich motivace apod.
Jaké byly rozdíly mezi těmi regiony, které jste zkoumali?
Násilné incidenty se objevovaly všude. Nejméně násilí bylo v oblasti jižních Tyrol. Byla to agrární oblast, která je charakteristická nízkým osídlením. Obydlená údolí mezi sebou příliš nekomunikovala, a navíc byla blízko fronty, a tedy pod silným policejním dohledem. Co se týká Čech a Rakouska, tam bylo vzrůstající fyzické násilí po roce 1918 pevně spojeno právě se zkušeností válečného vítězství, respektive porážky. V Československu existoval pocit vítězství. Drtivá většina nový stát chtěla a násilí sloužilo k vyloučení těch, kteří budování nového státu skutečně či jen domněle bránili. Patří sem antisemitské násilí, případně násilí vůči reprezentantům starého řádu. Zmínit mohu například pogrom v Holešově na Moravě z prosince 1918, kde čeští vojáci vracející se z války společně s místními obyvateli vypálili židovské ghetto, dva lidé tam přišli o život.
Jak to vypadalo v Rakousku?
V Rakousku žádný takový konsensus o podobě nového státu nebyl. Nebyl ani základní konsensus na tom, že Rakousko má být republika, že má být demokraticky volený parlament. Existovaly silné skupiny monarchistů, protofašistů nebo sociálních demokratů. Násilí tak bylo v Rakousku mnohem silnější, protože nemělo ten základní společný cíl ustavit široce přijímaný stát. Jednalo se spíše o vymezování jednotlivých táborů, což postupně vyústilo až do občanské války na začátku třicátých let.
Když to zjednoduším tak v Československu bylo cílem násilí vybudovat národní stát, zatímco v Rakousku to byl účel politický, tedy vytvořit levicově nebo naopak pravicově radikální diktaturu. Politizace v Rakousku byla větší problém, protože jednotlivé tábory se nemohly shodnout v podstatě na ničem a k násilí tak sahaly mnohem častěji a radikálněji, než v tehdejším Československu…
A oblast Jižních Tyrol?
Tam je násilí primárně reakcí na vetřelce vycházející zvenčí a je vlastně jedno odkud přijdou. Za války pořádali místní sedláci hony na válečné zajatce nebo na dezertéry z vlastní, rakousko-uherské armády. Tito lidé byli prostě cizí a ohrožovali místní malé komunity. Po válce pak přichází Italové z jihu, a i proti nim se původní obyvatelé brání, později pak také proti různým fašistickým bojůvkám.
Zde hrál ústřední roli incident z roku 1921, kdy se v největším jihotyrolském městě Bolzanu konal historicko-folklorní průvod, který byl napaden italskými fašisty. Došlo k přestřelce, při které zemřel učitel Franz Innerhofer, který se pak stal národním hrdinou a symbolem odporu proti italským fašistům, kterým je v celém regionu dodnes.
Jak dlouho jste na projektu pracovali a kolik lidí se na něm podílelo?
Měli jsme financování na tři roky. Výsledkem je řada odborných studií v češtině, němčině a angličtině, přednášek na konferencích apod. Hlavním výstupem je závěrečná monografie, která všechny naše poznatky a argumenty shrnuje. Celkově ale od prvního momentu, kdy jsme se s kolegou a spoluřešitelem Otou Konrádem shodli na tématu, do momentu, kdy jsme drželi v ruce knížku, uběhlo 7 let. Nutno zmínit, že tato doba by byla ještě delší, kdybychom neměli třetího člena týmu, kolegu Václava Šmidrkala, který nám s celým projektem výrazně pomohl.
doc. Dr. phil. Rudolf Kučera, Ph.D.
Jaké bylo hlavní zjištění?
Pád Rakouska-Uherska a konec první světové války neznamenal konec násilí, spíše naopak, ještě ho vygradoval, a to ve všech nástupnických regionech. Co však bylo jiné, byly způsoby, jak bylo násilí současníky chápáno a k čemu bylo používáno. O těch rozdílech jsem mluvil. Zkušenost válečného vítězství nebo porážky ale měnila i vnímání toho, co to vlastně násilí je a proč k němu dochází. My jsme se například zabývali vedle kolektivního násilí i násilím individuálním a to v jeho nejextrémnější podobě – vraždě. Jak se měnilo dobové chápání vraždy, proč lidé vraždili, co ta vražda znamenala a jak se jí tehdy snažili zamezit. V Československu byla vražda vnímána, říkal to například také prezident Masaryk, jako pozůstatek staré rakouské prohnilé morálky, staré rakouské výchovy a špatných hodnot, což mělo být v novém republikánském zřízení odstraněno. Budoucnost Československa tedy byla viděna ve světlých barvách, protože nový demokratický člověk nevraždí. V Rakousku byl vzrůstající počet vražd dáván do kontextu naprostého poválečného rozvratu republiky, která neví, kam směřuje. Vraždy tak byly brány jako něco, co nikdy nezmizí a co je příznakem absolutního úpadku celé společnosti.
Jak se k těm násilným činům stavěla tehdejší politická reprezentace?
V té době probíhala jednání ve Versailles, československá reprezentace měla například snahu to násilí zakrýt, aby novou republiku mohla prezentovat v lepším světle. Řada těch násilných incidentů ale procházela standardním vyšetřováním, byla tam snaha dopadnout viníky a zcela v souladu s tehdejším právem je i odsoudit a potrestat. Bylo to leckdy citlivé, neboť za mnoha z těch násilných incidentů byli legionáři, kteří se vraceli z války jako hlavní hrdinové nového státu.
Proč právě legionáři?
Vraceli se do státu, o němž měli nějakou představu a za nějž bojovali. Ten stát byl v jejich představě národní, český, ale on tak úplně v reálu po jejich návratu nevypadal. V Československu i nadále žili židé, Němci a další menšiny. Stejně tak i desetitisíce válečných uprchlíků z Haliče, kteří byli jako jasně cizorodý element největším trnem v oku.
Do jakého roku jste násilí zkoumali?
My jsme se omezili pouze na to, čemu se říká state bulding, tedy doba budování států a nových řádů, což bylo v tomto případě do přelomu let 1922 a 1923. V Itálii převzali moc fašisté, kteří se už nechtěli vracet do minulosti, ale začali budovat od základu zcela novou společnost, v Československu proběhl na počátku roku 1923 atentát na ministra financí Aloise Rašína, po kterém byl přijat zákon na ochranu republiky, který směřoval do budoucna a nebyl již bezprostředně spojován s válkou. V Rakousku proběhla v roce 1922 velká mezinárodní akce, která umožnila financování nové rakouské republiky a její přechodnou stabilizaci. Na přelomu let 1922 a 1923 tak ve všech sledovaných regionech došlo k překonání bezprostředních následků války a k jejich obratu směrem do budoucnosti.
Z vašeho projektu vznikla velká závěrečná monografie. Co je hlavním poselstvím knihy?
Laický čtenář by si z četby měl odnést, že je důležité přistupovat k informacím kriticky. My tam popisujeme řadu případů, které média popisovala úplně jinak, než se reálně stala. Máme tam například příběh zavražděného dělníka z roku 1917, kterému byly údajně uřezány kusy masa. Stalo se to v jisté vídeňské v továrně, kde pracovali ruští zajatci. Média, aniž by měla jakékoli informace, dávala ten čin do souvislosti právě s nimi – „to jsou ti, co nám tady jedí děti“. Když se ale podíváte do policejních spisů, toto tam vůbec není a ten případ se pravděpodobně vůbec nestal. Byla to fáma. A takových případů tam máme více. Z toho by si čtenář mohl vzít, že je třeba k té informační explozi, která se na nás dnes valí, přistupovat obezřetně a vždy se ptát, odkud daná informace pochází a s jakým cílem byla uveřejněna.
Co vás nyní čeká a na čem pracujete?
Náš projekt byl originální v tom, že jako první důsledně srovnával mezi státem v první světové válce vítězným a státem poraženým. Tento přístup v odborné veřejnosti velmi silně zarezonoval. Aktuálně dokonce jednáme s Oxford University Press o publikování anglického překladu projektové monografie. Právě práce na překladu mi teď zabírá asi nejvíce času. Vedle tohoto překladu mám před sebou ještě dvě další velké výzvy. Ta jedna rozvíjí poznatky, které jsme nastřádali v tomto projektu. V rámci mezinárodního česko-rakouského týmu zkoumáme působení a integraci válečných veteránů první světové války. Já jsem zodpovědný za vedení české části celého projektu, kde se zabýváme primárně těmi veterány, kteří bojovali v rakousko-uherské armádě. Druhá výzva je napsat kapitolu do souhrnných dějin Habsburské monarchie, kterou připravuje Cambridge University Press. Jedná se o ohromné dílo, ke kterému byly pozvání historici z celého světa, a mně byla svěřena kapitola o první světové válce, se kterou se teď snažím nějak poprat.
Jak jste spokojen se systémem GRIS a s ním spojenou administrativou?
Z hlediska řešitelského kolektivu jsme neměli se systémem GRIS větší problémy. Veškerá administrativa šla skrze něj vyřídit poměrně hladce a bez problémů. Co se týká obecné administrativy projektu, musím říct, že GA ČR patří určitě k těm výrazně „uživatelsky příjemnějším“ agenturám, které se snaží projektovou administrativu držet na nutném minimu. I tak samozřejmě průběžné zprávy i závěrečná zpráva projektu zaberou nějaký čas, ale dalo se to s oběma kolegy zvládnout.
Terezie Mandáková ze Středoevropského technologického institutu (CEITEC) Masarykovy univerzity, spolu se svými kolegy z výzkumné skupiny Martina Lysáka a americkými kolegy z Washington University a Missouri Botanical Garden, se v rámci řešení standardního grantu GA ČR zaměřila na studium genomu plodiny lničky seté (Camelina sativa). Mandákové a jejím kolegům se podařilo identifikovat nejpravděpodobnější rodičovské druhy této hexaploidní plodiny, charakterizovat strukturu genomu pěti nejbližších příbuzných druhů a identifikovat mechanizmy, jakými se tyto genomy během evoluce měnily. Nové poznatky o historii genomu rodu Camelina nyní poskytují informace potřebné k prozkoumání možností budoucího šlechtění této starověké a ekonomicky významné plodiny. Unikátní studie Mandákové a jejích kolegů byla publikována v listopadu 2019 v prestižním časopise Plant Cell a uvedena také v rubrice In Brief.
Přínosy pro zdraví a ekonomický význam lničky seté
Mandáková se rozhodla studovat evoluci genomu lničky seté (Camelina sativa) z čeledi brukvovitých, příbuzné rostlinnému modelu huseníčku rolnímu (Arabidopsis thaliana). Lnička setá je starobylá olejnatá plodina, která se v Evropě pěstovala již v roce 4000 před naším letopočtem. Lničkový olej extrahovaný ze semen má velmi vysoký obsah vitamínu E a omega-3 nenasycených mastných kyselin (39 %). Tyto „dobré tuky“ jsou nezbytné pro zdravé fungování buněk v našem těle a vedou například ke snížení rizika srdečních chorob. Lničkový olej je znám svými antioxidačními a protizánětlivými vlastnostmi, díky kterým je ideální podporou našeho imunitního systému. Je možné jej použít na vaření, jako čistý olej, potravinový doplněk nebo jako přísada do kosmetických přípravků. Lničkový olej je také stále populárnější jako obnovitelné průmyslové palivo, především v leteckém průmyslu.
Lnička setá je mimo jiné známa svou velmi dobrou odolností vůči suchu, díky které ji lze pěstovat téměř všude, což vzhledem ke klimatickým změnám činí tuto plodinu ještě cennější. V současnosti se lnička setá pěstuje zejména v USA, Kanadě, Slovinsku, Ukrajině, Číně, Finsku, Německu a Rakousku.
Struktura a evoluce genomu v rodu lnička (Camelina)
Genom lničky seté je hexaploidní a skládá se ze tří různých subgenomů, podobně jako je tomu například u řepky olejky nebo pšenice. Mandáková a její kolegové analyzovali strukturu genomu lničky seté a příbuzných druhů s využitím nejmodernějších cytogenetických metod. Cytogenetické metody použité v této studii jsou extrémně přesné. Cytogenetické mapy mnoha druhů z čeledi brukvovitých vytvořené Mandákovou a Lysákem byly ve spolupráci s jinými prestižními zahraničními vědeckými institucemi použity jako základ pro skládaní genomů nebo specifikaci konkrétních genetických struktur a přestaveb.
„Díky kombinaci několika cytogenetických metod, jakými jsou srovnávací malování chromozomu a genomická in situ hybridizace (metoda, která umožňuje identifikaci rodičovských genomů v rámci genomu potenciálního hybrida) a fylogenetických analýz, se nám podařilo odhalit strukturu genomu známých diploidních, tetraploidních a hexaploidních druhů z rodu lnička, zrekonstruovat rodičovské genomy hexaploidní lničky seté, objasnit její vznik a historii a určit mechanismy zodpovědné za současnou strukturu studovaných genomů v rodu Camelina,“ vysvětluje Terezie Mandáková. Vědkyně úspěšně zmapovala evoluční historii genomu této plodiny a odhalila mezidruhová křížení, ke kterým v minulosti došlo bez zásahu člověka.
Diploidní Camelina genomy (C. hispida, n = 7; C. laxa, n = 6; a C. neglecta, n = 6) vznikly z původního (ancestrálního) genomu se sedmi páry chromozomů (n = 7). Allotetraploidní genom C. rumelica (n = 13, N6H genom) vznikl hybridizací mezi diploidy C. neglecta (n = 6, N6) a C. hispida (n = 7, H). Allohexaploidní genomy C. sativa a C. microcarpa (n = 20, N6N7H) vznikly hybridizací mezi auto-allotetraploidem genomově podobným druhu C. neglecta (n = 13, N6N7) a C. hispida (n = 7, H), a jeho tři subgenomy zůstaly celkově stabilní od doby vzniku hexaploidního genomu dodnes.
Výsledky tohoto výzkumu byly publikovány v prestižním vědeckém časopise Plant Cell a můžete si je přečíst ZDE. Shrnutí článku v rubrice In Brief najdete ZDE.
Tento jedinečný objev byl možný díky standardnímu tříletému grantu s názvem „Chybějící souvislosti: evoluce genomu v tribu Camelineae (brukvovité)“ (projekt č. 17-13029S), který Terezii Mandákové udělila Grantová agentura České republiky.
Další výzkum a očekávaný dopad na společnost
Průlomový objev Mandákové a jejích kolegů má mnoho uplatnění s pozitivním dopadem na společnost. Cílem šlechtitelů je zvýšení výnosu semen, obsahu oleje a dalších žádaných agronomických vlastností ekonomicky významných plodin jako je lnička setá. Toho lze dosáhnout vytvořením nových linií lničky křížením nyní identifikovaných rodičovských druhů této plodiny. Nově odhalená struktura genomů diploidních a tetraploidních příbuzných lničky seté by měla pomoci při celogenomovém sekvenování a tak pomoci najít klíčové geny ovlivňující např. výnos.
O řešitelce grantu
Terezie Mandáková je považována za světově uznávanou vědkyni v oblasti cytogenetiky rostlin a za jednu z nejúspěšnějších vědkyň na brněnském institutu CEITEC. Jako členka výzkumné skupiny Martina Lysáka se zabývá evolucí genomu rostlinné čeledi brukvovitých a její výsledky významně přispěly k našemu pochopení vývoje chromozomů a genomů rostlin. Svou vášní pro vědu, nadšením a skvělými organizačními schopnostmi jde inspirativním příkladem jak svým studentům, tak i kolegům. V roce 2018 byla za své mimořádné výzkumné výsledky oceněna Cenou rektora Masarykovy univerzity jako nejlepší vědec MU do 35 let v oblasti přírodních věd a lékařství. Přes svůj nízký věk je Terezie Mandáková díky svým vynikajícím vědeckým výsledkům, s více než 70 publikacemi (např. Nature Genetics, Nature Plants, eLIFE, Plant Cell, New Fytologist, Plant Journal, Plant Physiology, Current Opinion in Plant Biology), 1 800 citacemi a h-indexem 21, celosvětově považována za jednoho z nejlepších vědců v oblasti rostlinné cytogenetiky. Terezie je často zvána, aby přednášela na mezinárodních konferencích, čímž skvěle reprezentuje nejen svůj domovský výzkumný ústav, ale českou vědu jako takovou.
Projekt „Hem: potenciální hlavní regulátor u trypanosomatidů“ získal doporučení k udělení Ceny předsedkyně GA ČR za velký přínos pro rozvoj molekulární parazitologie, zaměřenou na studium bičivek. Projekt svým přesahem řešil také obecné otázky biodiverzity a jeho výsledky zasahují do mnoha oborů, včetně parazitologie, biochemie, molekulární biologie a tropické medicíny. Většina výstupů byla v dobrých časopisech v daném oboru, několik výstupů bylo i ve špičkových časopisech, jejichž impaktní faktor převyšuje 9. Výsledky byly publikovány ve 26 výstupech zahrnujících původní vědecké studie i přehledové články – např. J. Biol. Chem., Sci Rep., PLoS One, PLoS Pathogens, PNAS, Current Biology, Nucleic Acids Research a další. O projektu jsme si povídali s jeho řešitelem, profesorem Juliem Lukešem z Biologického centra AV ČR.
Proč se váš tým věnoval právě tomuto tématu?
Jedná se o dlouhodobý záměr naší laboratoře, trypanosomy jsou naše srdeční záležitost.
Můžete více rozvést, co jsou trypanosomy?
Trypanosomy jsou jednobuněční paraziti způsobující vysoce závažná až smrtelná onemocnění člověka, zejména spavou nemoc, leishmaniózu a Chagasovu chorobu. Ročně těmito nemocemi onemocní mnoho set tisíc lidí.
V čem jsou tito prvoci výjimeční?
Trypanosomy patří k vývojově nejstarším eukaryotickým organismům s celou řadou jedinečných buněčných mechanismů, které jim umožňují unikat imunitní odpovědi. Jinými slovy – několik trypanosom, také zvaných krevní bičíkovci, vpíchnutých do naší krve hmyzím přenašečem nakonec porazí triliony našich buněk, které se jim postaví.
Můžete laikovi přiblížit, co přesně jste v projektu chtěli zjistit?
Snažili jsme se přijít na to, co umožňuje trypanosomě být vpravdě ďábelským parazitem.
V čem se trypanosomy odlišují od jiných parazitů?
Zvláštností trypanosom je, že je na nich téměř všechno zvláštní. Je zřejmé, že se minimálně poslední půl miliardu let vyvíjely odděleně od ostatních organismů a že po celou dobu vylepšovaly své parazitické strategie. Je doložené z jantaru, že parazitovaly již v krvi dinosaurů a vypadaly úplně stejně jako dnes.
Troufnu si dodat jako perličku, že ten nejzajímavější objev v rámci tohoto grantu stále ještě čeká na publikování, ale již byl představen formou přednášky na žhavé půdě Oxfordské univerzity. V rámci našeho výzkumu jsme s vysokou pravděpodobností objevili mechanismus, který zásadním způsobem odlišuje původce rychle usmrcující západoafrické spavé nemoci od poněkud méně patogenní, ale rovněž smrtelné trypanosomy odpovědné za východoafrickou spavou nemoc. Jelikož chceme jít do špičkového časopisu, musí být příběh kompletní, a ještě doděláváme některé pokusy.
Co objev tohoto mechanismus konkrétně znamená, v čem je jeho význam?
Upřímně řečeno, ačkoli se všude snažím popularizovat vědu, hlavní principy našeho objevu není snadné v pár větách sdělit. Snad lze alespoň říct, že jsme přišli na to, jak si trypanosoma bere z hostitele v různých formách železo, které je pro její přežití zásadní.
Na řešení projektu se podílel tým složený z osmi národností (ČR, Venezuela, USA, Kolumbie, Rusko, Indie, Ukrajina a Francie). Pro úspěch grantu byla zásadní naprosto špičková spolupráce s laboratoří prof. Vyacheslava Yurchenka z Ostravské univerzity. Právě rozdělení linií výzkumu a intenzivní komunikace a výměna výsledků, ale i vzájemné návštěvy členů obou laboratoří představovalo tu správnou směs.
Bude možné zjištěné informace využít v praxi?
Onen stále nepublikovaný výsledek má významné implikace, jelikož jeden druh trypanosom není schopen přijímat hemin, což může být důvodem jeho snížené patogenity pro člověka. Troufám si tvrdit, že pro klinický výzkum může tento výsledek být významný.
Znamená to, že je šance, že bychom dokázali spavou nemoc účinněji léčit?
Dobrou zprávou je, že se v příštím roce dostane na trh lék, od něhož se očekává prakticky vymýcení africké spavé nemoci. Situace je ale poměrně nepříznivá u jihoamerické Chagasovy choroby a leishmanióz, jimiž trpí něco přes 10 milionů lidí v řadě tropických zemí a účinné léky nejsou na obzoru. Náš objev je potenciálně pro výzkum nových léků důležitý.
Na čem aktuálně pracujete a jaké jsou vaše plány?
V současné době pracujeme asi na dalších 20 projektech.
A konkrétně v oblasti zkoumání trypanozom?
Jsou to poměrně specializované výzkumy působení různých bílkovin, ale také se zabýváme trypanosomami, které působí těžká onemocnění palem či ryb. Tím, že studujeme, jak funguje buňka trypanosomy, jako bychom se dívali zpátky do minulosti alespoň půl miliardy let.
V komunálních odpadních vodách, které byly v minulosti považovány za poměrně snadno čistitelné, se ve stále větší míře objevují látky, které boří tyto zavedené mýty. Významnou skupinu těchto látek představují progestiny (či progestageny), které jsou obsaženy například v hormonální antikoncepci, ale i v jiných hormonálních preparátech, což je předurčuje k velmi širokému terapeutickému využití. S tím potom souvisí i jejich zvyšující se výskyt v komunálních odpadních vodách. Tyto látky mnohdy procházejí čistírnami odpadních vod bez výraznějších změn. Díky tomu se dostávají do povrchových vod, kde již byl jejich výskyt v různých částech světa prokázán. Informace o výskytu syntetických progestinů byly však dosud spíše útržkovité. Tým pod vedením docentky Hany Kocour Kroupové z Fakulty rybářství a ochrany vod Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích začal v rámci projektu Grantové agentury České republiky tyto látky systematicky sledovat. Projekt pod názvem Výskyt a osud syntetických progestinů ve vodním prostředí a jejich vliv na ryby trval tři roky a dosáhl výborných výsledků.
Už se někdo v minulosti sledováním syntetických progestinů zabýval?
Systematické sledování se před započetím našeho projektu neprovádělo, ačkoli syntetické progestiny mohou představovat velké riziko, a to nejen pro vodní organismy. Jedná se totiž o látky, které svou povahou napodobují přirozeně se vyskytující hormony a jejich nekontrolovaný vstup do organismu může vážným způsobem narušit stávající hormonální rovnováhu, o dalších vedlejších účincích těchto preparátů nemluvě.
Kde výzkum probíhal?
Probíhal jak v terénu, tak i v laboratorních podmínkách. Při mapování výskytu syntetických progestinů a s nimi souvisejících hormonálních aktivit jsme se zaměřili na „rizikové“ lokality, ke kterým patří odtoky z čistíren komunálních odpadních vod a dále místa pod zaústěním vyčištěných odpadních vod do povrchových vod, kde dochází k jejich naředění. V těchto místech byly odebírány vzorky vody k analýzám. Souběžně s monitoringem výskytu syntetických progestinů v povrchových vodách byly prováděny laboratorní pokusy, jejichž cílem bylo sledovat hormonální aktivity těchto látek in vitro a jejich vliv na ryby in vivo.
Proč jste se rozhodli v projektu zkoumat právě toto téma?
Během několika posledních desetiletí byly shromážděny důkazy o tom, že některé sloučeniny, které se dostávají do životního prostředí, mohou negativně ovlivňovat endokrinní systém volně žijících živočichů i lidí. Tyto látky začaly být souhrnně označovány jako endokrinní disruptory. Jednou z nejvíce sledovaných látek ze skupiny endokrinních disruptorů je 17α-ethinylestradiol, který je součástí většiny perorálních antikoncepčních přípravků. Bylo prokázáno, že tato látka hrála mimo jiné významnou roli při indukci intersexu u volně žijících sladkovodních ryb v řekách ve Velké Británii, a dokonce způsobila kolaps populace divokých ryb v sedmiletém experimentu, který byl prováděn na jednom z kanadských jezer. Poněkud v pozadí zájmu však dosud zůstávaly syntetické progestiny, které představují další důležitou ingredienci hormonální antikoncepce, a jejichž spotřeba je dokonce vyšší než u výše zmíněného 17α-ethinylestradiolu.
Klíčoví členové týmu juniorského projektu GAČR. Zleva doprava: Christoph Steinbach, Ph.D., Pavel Šauer, Ph.D., Alžběta Stará, Ph.D., Ing. Marie Šandová.
Jak projekt probíhal?
Aby bylo možné monitorovat výskyt progestinů ve vodním prostředí ČR, bylo nutné nejdříve vyvinout citlivou, a hlavně spolehlivou analytickou metodu. Tato metoda byla vyvinuta ve spolupráci s pracovní skupinou doc. Romana Grabice, Ph.D. z Laboratoře environmentální chemie a biochemie z naší fakulty. Jedná se o poměrně unikátní metodu, jejíž předností je, že postihuje všechny progestiny předepisované v jedné zemi. Dosud prováděné analýzy totiž zahrnovaly pouze několik vybraných progestinů bez ohledu na jejich spotřebu v dané zemi. Navíc, některé progestiny byly analyzovány vůbec poprvé. Na tomto místě je třeba vyzdvihnout také citlivost metody, neboť hodnoty limitu kvantifikace (LOQ) se pohybují v rozmezí od 0,02 do 0,87 ng/l.
Dalším důležitým úkolem byl výběr citlivého a spolehlivého in vitro biotestu vhodného pro sledování hormonálních aktivit vzorků vody odebraných na rizikových lokalitách, i čistých látek (progestinů). Volba v tomto případě padla na komerčně dostupné reportérové in vitro biotesty řady CALUX (BioDetection Systems, Nizozemí), které se nám velmi osvědčily.
Dále jsme prováděli dlouhodobé laboratorní experimenty na dvou modelových druzích ryb. Cílem těchto testů bylo zjistit, do jaké míry ovlivňují vybrané syntetické progestiny vývoj pohlavního ústrojí ryb a zda jsou schopné ovlivnit reprodukční chování a v konečném výsledku i plodnost ryb.
Překvapilo vás něco?
Překvapilo nás, že i relativně nízká koncentrace syntetického progestinu, v jednotkách nanogramů na litr, může významně ovlivnit nejen reprodukční chování ryb, ale dokonce jejich reprodukci úplně inhibovat. Dalším zajímavým faktem bylo zjištění, že expozice binární směsi syntetických progestinů o nízké koncentraci (opět jednotky ng/l), ale už ne jednotlivým látkám o stejné koncentraci, vedla k výraznému zvýšení podílu hermafroditních ryb (intersexu). Na tomto místě bych chtěla zdůraznit, že v životním prostředí jsou organismy vystavovány právě směsím různých polutantů a bez detailnějších studií lze těžko odhadnout, jak se účinky jednotlivých polutantů budou ve směsi projevovat. A proto pokud jednotlivé látky v laboratorních podmínkách nezpůsobí žádné negativní změny, neznamená to, že se tak budou tyto látky chovat i ve směsích. Tento fakt je potřeba mít na paměti při hodnocení „bezpečnosti“ či rizikovosti výskytu polutantů v životním prostředí. Je samozřejmé, že v těchto souvislostech daný problém nabývá ohromných rozměrů.
V rámci řešení projektu jsme naštěstí dospěli i k jednomu pozitivnímu zjištění, které nás velmi potěšilo. Provedený monitoring výskytu progestinů totiž ukázal, že koncentrace sledovaných hormonů na odtoku z českých čistíren odpadních vod zatím nedosahují tak vysokých hodnot, jaké byly zaznamenány v jiných evropských či asijských státech. Ale vzhledem k neustále narůstající spotřebě hormonálních preparátů a k jejich rozšiřujícímu se spektru je třeba věnovat této problematice i nadále patřičnou pozornost.
Technička Ing. Marie Šandová při provádění in vitro biotestu pro sledování hormonálních aktivit syntetických progestinů a vzorků vody.
Jak mohou být získané informace využity v praxi?
Myslím si, že naše poznatky o výskytu a toxikologických vlastnostech syntetických progestinů by se mohly stát podkladem pro státní či evropské regulační orgány, které nastavují kritéria pro hodnocení kvality vody. Podle mého názoru by bylo vhodné rozšířit soubor polutantů, které jsou sledovány jako ukazatele jakosti povrchových vod, o některé vybrané progestiny.
Podařilo se v projektu naplnit cíle, které jste si stanovili?
Hlavní cíle projektu se nám naplnit podařilo. Nicméně v průběhu projektu vyvstalo několik dalších otázek. Zaujal nás například fakt, že vzorky vody z některých lokalit České republiky vykazují relativně silnou anti-progestagenní aktivitu. Dosud však není jasné, jaké důsledky by mohla mít taková aktivita pro vodní organismy. Dle mého názoru, je to jedna z otázek, na kterou bychom měli v budoucnu hledat odpověď.
Na čem dalším zajímavém nyní pracujete? Jaké další výzvy/mety máte před sebou?
V současné době se věnujeme screeningu (anti-)thyroidních aktivit ve vodním prostředí a hledání látek, které jsou nositeli těchto aktivit. Jedná se o látky (aktivity), které mohou negativně ovlivňovat činnost štítné žlázy, a to jak u lidí, tak u vodních organismů. Vzhledem k relativně vysoké prevalenci onemocnění štítné žlázy v lidské populaci, považujeme toto téma za velmi důležité. Jinak, nyní mám před sebou jeden velký úkol, tentokrát však zcela jiné povahy. Před nedávnem se nám totiž narodil další potomek.
Anotované korpusy představují důležitý zdroj dat pro řadu úloh počítačové lingvistiky i počítačového zpracování přirozeného jazyka. Dnes už jsou k dispozici pro celou řadu jazyků, byť pro některé jazyky jen v malém množství. Bohužel tyto korpusy byly vyvíjeny mnoha různými týmy za rozdílných podmínek, případně i s odlišnými cíli. Vzájemně neslučitelná rozhodnutí učiněná při návrhu anotačních schémat velmi komplikují až znemožňují jakákoli mezijazyková srovnání nebo zpracování vícejazyčných dat. Tento problém se rozhodl vyřešit tým pod vedením RNDr. Daniela Zemana, Ph.D. V rámci projektu GA ČR „Morfologicky a syntakticky anotované korpusy mnoha jazyků“ se zaměřil 1) na zkoumání jevů zachycených v existujících korpusech pro desítky různých jazyků; 2) hledání univerzálně použitelné anotace pro jednotné zachycení všech těchto jevů a 3) posouzení vhodnosti alternativních závislostních struktur pro počítačové zpracování přirozených jazyků, zejména pro syntaktickou analýzu.
Když si laik přečte název projektu, příliš mu to neřekne – můžete popsat, o co v projektu šlo? Co jste chtěli zjistit?
Obor, ve kterém pracuji, se nazývá „počítačová lingvistika“. Jak už název napovídá, leží na pomezí jazykovědy a informačních technologií. Práce, které se věnoval náš tým, je důležitá jednak pro výzkum přirozených jazyků jako takových, tedy pro lingvistické bádání, a jednak pro návrh počítačových algoritmů, které pracují s textem v přirozeném jazyce a do určité míry mu „rozumí“. V obou případech je hlavním materiálem takzvaný korpus, tedy velké množství autentických jazykových dat, v našem případě hlavně textových, do kterých byly přidány lingvistické anotace, tedy například informace o základním tvaru slova, slovním druhu nebo o stavbě věty. Příprava korpusů je náročná činnost, takže jsou k dispozici jen pro malé množství jazyků. To v důsledku brzdí i nasazování jazykových technologií na nové jazyky. Kromě toho, a to byl hlavní předmět našeho zájmu, anotace nejsou nijak standardizované, takže existující korpusy se jeden od druhého velmi lišily v tom, jaké informace o jazyku z nich zjistíme a jak jsou tyto informace uspořádány. Nás tedy zajímalo, zda lze nalézt jeden systém, kterým by bylo možné popsat všechny jazyky světa, tak aby vynikly jejich podobnosti i rozdíly.
Jak práce na projektu probíhala?
Pro vnějšího pozorovatele bychom poskytovali dost nudný obraz. Člověk sedící u počítače, případně hledící do knihy nebo diskutující s jiným člověkem, nejčastěji ale to první. Při zpracování elektronických dat a při testování jazykových technologií jsme se neobešli bez programování, což pro členy řešitelského týmu nebyl problém. Pro mě osobně však bylo mnohem zajímavější zjistit, jak pestrá je škála prostředků, které používají různé světové jazyky ke komunikaci. Tady jsme museli leccos nastudovat z literatury – i když všichni zvládáme několik jazyků, záběr projektu byl mnohem širší. Poslední a nejdůležitější, chcete-li, „pracovní postup“ tedy spočíval v mezinárodní spolupráci. S kolegy ze zahraničí jsme zorganizovali celosvětovou síť výzkumníků, kteří stejně jako my chtěli dosáhnout jednotného popisu jazykového systému a aplikovat ho na co možná největší počet jazyků. Dnes máme data pro více než 80 jazyků, včetně některých vymřelých nebo relativně exotických, a to číslo nadále roste.
Proč jste se rozhodli pustit právě do tohoto tématu?
V oblasti strojového porozumění lidské řeči se dlouhou dobu dělaly pokusy pouze s angličtinou, což někdy vedlo k postupům, které příliš spoléhají na některá specifika tohoto jazyka. A každý Čech, který se učil anglicky, zná nejméně jeden jazyk, jehož specifika jsou dost odlišná – totiž svůj vlastní. My máme sedm pádů a o dost volnější slovosled, zato máme jen tři slovesné časy a nemáme členy. Mohli bychom tedy navrhovat metody, které budou optimalizované pro češtinu, mnohem zajímavější a efektivnější však je hledat obecný model jazyka, který nebude zvýhodňovat ani češtinu ani angličtinu a teprve z dat – tedy z korpusu – se naučí, jak který jazyk funguje. Jak jsem ale už zmínil, existující korpusy byly „každý pes jiná ves“ a pro většinu jazyků neexistovaly vůbec. S tím jsme se rozhodli něco udělat.
RNDr. Daniel Zeman, Ph.D. (uprostřed) při přebírání ocenění organizace META-NET za příspěvek k multilingvální informační společnosti v Evropě, Lisabon červen 2016.
Zdroj: archiv Daniela Zemana
Jaké metody jste použili?
Začínali jsme s korpusy, které už existovaly, a snažili jsme se jejich anotace sjednotit. Přitom jsme se museli poprat s tím, že lingvistická tradice a terminologie se v jednotlivých zemích liší. Když vám dejme tomu Bulhar řekne, že nějaké slovo je zájmeno, nemusí to ještě znamenat, že český ekvivalent toho slova bude zájmeno podle našich pravidel. Tohle byla asi největší výzva, která se v různých obměnách opakovala: podle čeho určím, že určitý jazykový jev je shodný s jevem v jiném jazyce, přestože je tradiční gramatiky těchto jazyků označují různými termíny? Na takové otázky neexistuje jedna exaktní odpověď, kterou by šlo „vypočítat“. Proto jsme opakovaně diskutovali s našimi zahraničními kolegy, znalci různých jazyků, zkoumali jsme lingvistickou literaturu i příklady v datech a tyto poznatky konfrontovali. Výsledkem je určitý kompromis, zažité národní termíny musely někdy ustoupit termínům převzatým z jiných jazyků.
Překvapilo vás něco v průběhu projektu?
Určitě jsme nepředvídali takovou míru mezinárodní spolupráce, netušili jsme, že se podaří vytvořit tak velkou komunitu. Když se rozkřiklo, že máme velkou sbírku jazyků anotovaných jednotným způsobem, vznikl jakýsi lavinový efekt. Sami se nám hlásí další lidé, kteří chtějí přispět. Přijde třeba e-mail od doktoranda v Norsku, který říká: „Pocházím ze Senegalu a všiml jsem si, že ještě nemáte data pro můj rodný jazyk, wolofštinu. Když mi poradíte, kde začít, rád bych vytvořil wolofský korpus.“ Tohle obohacuje obě strany. My se díky němu dozvíme o vlastnostech wolofštiny, které mimochodem zrovna dost vybočují z toho, co jsme doposud viděli u jiných jazyků. On má díky naší předchozí práci mnohem snadnější pozici, než kdyby začínal od nuly, protože může využít existující nástroje a postupy. A na digitální scénu se takhle dostávají jazyky, kterým bych před pěti lety nedával moc šancí.
Jak dlouho jste na projektu pracovali a kolik lidí se na něm podílelo?
Projekt oficiálně běžel tři roky, a ještě další rok jsem pracoval na knize, která shrnovala jeho výsledky. Celá ta myšlenka je ale starší, částečně jsme na ní pracovali už v době, kdy jsme poprvé žádali GA ČR o podporu, tedy o rok a půl dříve. Pokud jde o počet lidí, pražský tým měl tři členy, kteří na tomto projektu měli dohromady 1,1 úvazku. To je ale jen ta „účetní“ odpověď. Jak už jsem řekl, vtáhli jsme do děje spoustu dalších lidí, lingvistů, informatiků, profesorů i studentů ze všech koutů světa. Lidí, kteří tak či onak přispěli, je dnes více než 300.
V čem pro vás byla hlavní výzva?
Asi to, co už jsem zmínil výše: rozpoznat, že dva jevy v různých jazycích jsou si dostatečně podobné, abychom mohli mluvit o stejném jevu. Dohodnout se se znalci jiného jazyka na společné terminologii. A současně nezajít příliš daleko, aby to nakonec nevypadalo, že všechny jazyky jsou stejné, protože to rozhodně nejsou a ani pro lingvisty by takový materiál nebyl ničím zajímavý.
Jak finančně byl projekt náročný? Je těžké na podobné projekty získat finanční prostředky?
Celková podpora činila něco přes 3 milióny korun na 3 roky. Není to mnoho, počítačové vybavení už jsme měli, pokryli jsme tím část svých úvazků, odbornou literaturu a cesty na konference, kde jsme se mohli potkávat s kolegy ze zahraničí. Přesto získání grantu není úplně jednoduché, my jsme podávali návrh dva roky po sobě, a i když posudky byly už první rok velmi pozitivní, na financování jsme dosáhli až druhý rok. Konkurence je prostě veliká a není mnoho míst, kde lze o podporu takového projektu žádat. Mluvíme tu o základním výzkumu, kdybychom místo toho vyvíjeli produkt, který by se přímo prodával zákazníkům, asi by potenciálních zdrojů financí bylo víc.
Jak mohou být získané informace využity v praxi? Můžete uvést nějaké konkrétní příklady, které by to přiblížily laikovi?
Tak třeba kontrola gramatiky v textovém editoru. Aby vám počítač mohl vynadat, že „ženy přišli“ je špatně, nestačí mu slovník, protože obě ta slova existují a sama o sobě jsou v pořádku. Musí rozumět stavbě věty. A existují algoritmy, které ho to dokážou „naučit“ pomocí právě takových korpusů, na které jsme se zaměřili v našem projektu. Jiným příkladem je vyhledávání informací na internetu, a teď nemám na mysli pouze zadávání dotazů do vyhledávače, ale třeba bezpečnostní nebo finanční analytiky. Pokud se makléř doslechne, že saúdský princ upadl v nemilost, dost možná z toho vyvodí nějaký budoucí vliv na ceny ropy a přizpůsobí tomu své obchody. Pokud ale jeho počítač monitoruje arabský tisk, tuto informaci zachytí a zareaguje na ni v reálném čase, může pro dotyčného makléře realizovat obchody dříve, než podobné závěry udělá konkurence.
Podařilo se v projektu naplnit cíle, které jste si stanovil?
Řekl bych, že nejen naplnit, ale i výrazně překonat.
Jakou roli v projektu hrál GA ČR?
Významnou. Sice bychom se tomuto tématu asi snažili věnovat i bez cílené finanční podpory, ale musíme z něčeho živit rodiny, takže bychom pravděpodobně pracovali na něčem jiném a na tento projekt by zbývalo minimum času. Určitě bychom nebyli tam, kde jsme dnes.
Na čem dalším zajímavém nyní pracujete? Jaké další výzvy/mety máte před sebou?
I nadále pracuji s daty, která jsme v rámci zmiňovaného projektu sesbírali. Ale zatímco v projektu šlo především o gramatickou stavbu věty, teď se snažím jít více do hloubky a sledovat, jak se gramatika promítá do skutečného významu sdělení. Jeden jednoduchý příklad za všechny: když řeknu věty „Pes kousl mého syna“ a „Můj syn byl kousnut psem“, gramatika nám řekne, že podmět první věty je „pes“ a podmět druhé věty je „můj syn“. Jenže v obou případech to byl pes, kdo kousal, nikoli můj syn. Pokud mají stroje rozumět přirozenému jazyku, musí si poradit i s tímhle.
Projekt má mimořádný přínos nejen pro oblast epigenetiky rostlin. Výsledky přesahují rovněž do oblasti humánní epigenetiky a klinické medicíny. Mimořádnou kvalitu výsledků projektu dokumentuje také skutečnost, že ze 14 publikací v časopisech s IF je 11 v 1. kvartilu příslušné kategorie, z toho pak 5 v 1. decilu. Taková je stručná charakteristika projektu Grantové agentury ČR Faktory genomové stability u mechu a vyšších rostlin. O detailech projektu jsme si povídali s jeho řešiteli prof. RNDr. Jiřím Fajkusem, CSc., z Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity a RNDr. Karlem Angelisem, CSc., z Ústavu experimentální botaniky AV ČR.
Můžete popsat, co bylo hlavním cílem projektu, který jste společně řešili?
Karel Angelis (KA): Faktory znamenají v našem případě enzymy, podpůrné proteiny a mechanismy opravy DNA, které zajišťují „mechanickou“ neporušenost – stabilitu genomové DNA tak, aby mohla sloužit jako templát pro svoji replikaci a průchod buněčným cyklem.
Jiří Fajkus (JF): K poškození DNA dochází z řady různých vnějších i vnitřních příčin. Mezi nejrizikovější fyziologické procesy patří v tomto směru právě kopírování genetické informace, tedy replikace. Pro každý organismus, ať už jde o člověka nebo rostlinu, je důležité zachování jeho genetické informace bez potenciálně škodlivých mutací a ztrát. Opravu poškození genomu – tedy poškozené DNA v chromozomech – má v buňkách na starosti hned několik biochemických drah, tvořených zmíněnými faktory, které zajišťují rozpoznání poškození a jeho následnou opravu.
KA: Pro laika, jde o obdobu přetrženého magnetofonového pásku, který znovu slepíme tak, že ho lze znovu přehrát a v místě původního poškození můžeme slyšet nějaké to zapraskání.
JF: Ke ztrátě části genetické informace však může docházet také v důsledku neúplného kopírování konců chromozomů, tzv. telomer. Následné zkracování chromozomů může kompenzovat enzymový komplex zvaný telomeráza. Naopak činnost zmíněných opravných systémů je na telomerách blokována specifickými bílkovinami, aby nebyly přirozené konce chromozomů mylně pokládány za neopravené chromozomální zlomy. V projektu nám tedy šlo o objasnění vzájemných vztahů mezi opravnými mechanismy a regulací údržby telomer. Věnovali jsme se také úloze sestavování chromatinu ve stabilitě chromozomů, protože DNA ve všech základních fyziologických procesech, kam patří replikace, transkripce a rekombinace, nevystupuje jako čistá nukleová kyselina, nýbrž jako supramolekulární komplex s histony a dalšími makromolekulami – tedy to, čemu říkáme chromatin.
Mech je pro kometový test ideální I.
Proč jste se rozhodli v projektu zkoumat právě toto téma?
JF: Protože jde o téma závažné z hlediska zachování životaschopnosti buněk a organismů. Téma úzce spojené s problematikou stárnutí a patogeneze závažných onemocnění. Dále proto, že v uvedené problematice mají oba výzkumné týmy, zúčastněné na projektu, prokazatelnou expertízu. Zkušenosti a orientace v dané problematice umožňují nejen zacílit výzkum na skutečně aktuální otázky, ale je to také významné hledisko při posuzování, zda je projekt vhodný k financování
Jak projekt probíhal? Jaké metody jste použili?
KA: Pracovali jsme v laboratořích a v kancelářích na počítačích. Rostliny – v našem případě huseníček (Arabidopsis thaliana) a mech (Physcomitrella patens) pěstujeme v růstových komorách za přesně kontrolovaných podmínek. Specifikem naší laboratoře je detekce přímého poškození DNA oproti většinovému studiu doprovodných dějů, které jsou snáze měřitelné. V posledních letech výlučně používáme tzv. kometový test, pro který je po metodické stránce mech (Physcomitrella patens) téměř ideální objekt.
JF: V naší části projektu jsme používali metody stanovení aktivity a exprese telomerázy, měření délky telomer nebo třeba stanovení počtu kopií genů pro ribozomální RNA (rDNA), a to jednak pomocí kvantitativní polymerázová řetězová reakce, jednak analýzou genomických dat. Používali jsme ale také např. fluorescenční mikroskopii, která umožnila potvrdit a vizualizovat tzv. vázané uspořádání 5S a 45S rDNA lokusů.
Obrázek standardních a mutantních rostlin Arabidopsis thaliana v květináčcích
Překvapilo Vás něco v průběhu projektu? Bylo tam něco, co jste nečekali?
KA: To by bylo špatné. Profesor B. Strauss, u kterého jsem byl na postdoktoranském pobytu na Chicagské universitě, vždy říkal „nemám rád neočekávané výsledky, neboť to ukazuje, že pokus nebyl náležitě promyšlen“. A tímto doporučením se snažím řídit. Na základě předchozích zjištění se výsledky, byť nové, daly předvídat.
JF: Pracovní hypotézy a experimenty by měly být nastaveny tak, aby potvrdily nebo vyvrátily předvídatelné varianty možných řešení. Překvapení ale mohou být různého typu. Obecně vzato, není dobré, když vás během řešení projektu „překvapí“, že dosud fungující metoda fungovat přestala a vy nevíte proč, i když i to se stává. Naštěstí se ale konala i jiná překvapení. Je třeba říci, že pokud by se výsledky daly předem dobře odhadnout, nebyla by ta práce ani zajímavá a je otázkou, zda by ji mělo smysl financovat jako základní výzkum. Je pochopitelné, že dobrý odhad možných variant výsledku umožní lépe navrhnout pokus a ušetřit čas i peníze. Ale v základním výzkumu jsou překvapení spíše pravidlem a každopádně významnou motivací pro lidi, kteří se mu věnují.
Jaká konkrétní „překvapení“ byla v rámci vašeho projektu?
JF: Ukázalo se například, že ztráta funkce proteinu RTEL1, který je důležitým negativním regulátorem oprav prostřednictvím tzv. homologní rekombinace a umí odstraňovat různé neobvyklé struktury na DNA, má pro údržbu telomer velmi podobné důsledky u mechu jako u člověka, kde způsobuje velmi závažné vrozené onemocnění. Tento projev je ale velmi odlišný od toho, co bylo pozorováno u nejznámější modelové rostliny Arabidopsis thaliana. Jinak řečeno, dvě modelové rostliny se v tomto ohledu liší víc, než mech a člověk. Takže tohle trochu překvapivé zjištění jen znovu ukazuje, proč je nezbytné pracovat paralelně na více modelových systémech, pokud chceme výsledky zobecňovat. Nebo jiný příklad: v rámci studia sestavování funkčního komplexu rostlinné telomerázy jsme zjistili, že se tohoto procesu v Arabidopsis účastní podobné proteiny jako u člověka – rostlinné homology proteinů pontin a reptin. Jejich interakce s telomerázou však nejsou na rozdíl od situace u člověka a dalších savců přímé, nýbrž jsou zprostředkovány tzv. TRB proteiny, které jinde než u rostlin nebyly nalezeny. Proces sestavování telomerázy u rostlin je tedy odlišný a jinak regulovaný, ačkoli většina zúčastněných „hráčů“ je stejná.
Mech je pro kometový test ideální II.
Jak dlouho jste na projektu pracovali a kolik lidí se na něm podílelo?
JF: Projekt trval jakožto standardní projekt GA ČR tři roky. Je ale třeba současně dodat, že vstupní poznatky a rostlinný materiál, zejména některé mutantní linie mechu a Arabidopsis, jsme měli k dispozici již z předchozího projektu GA ČR, který jsme řešili rovněž ve spolupráci s týmem Karla Angelise. Specifikovat počty zúčastněných lidí není úplně snadné, i když formálně to lze vyčíst z každoročních zpráv o řešení projektu s přesností na desetiny úvazku. V našem týmu šlo průběžně o 6 pracovníků s pracovní kapacitou 0,2-0,7 úvazku, a v týmu K. Angelise o 4 osoby. Projektu se účastnili ve značné míře také studenti a stážující postdoktorandi. Tím pádem se během tří let trvání postupně měnilo i složení týmů, zejména v týmu z Masarykovy univerzity.
V čem pro vás byla hlavní výzva? Co jste, abyste se dopracovali k cíli, museli překonat?
KA: V některých chvílích bylo největší výzvou zbavit se kontaminace a rozpěstovat nové kultury mechu.
JF: O překvapeních, kdy nějaká metoda přestane fungovat, už tu byla řeč. V našem případě se to stalo u obyčejné polymerázové řetězové reakce, pomocí které jsme chtěli získat mezerník mezi kódujícími oblastmi pro 5S rDNA a 45S rDNA u mechu. Nakonec se to s nějakými přísadami jakžtakž povedlo. Následně se ukázalo, že potíže pramenily z toho, že v mezerníku je oblast tvorby velmi stabilních čtyř- řetězcových struktur DNA, které možná působí jako regulační faktor. Tyto tzv. G4 struktury umí totiž zmíněný protein RTEL1 rozplétat, a když k tomu nedojde, zablokují kopírování nebo přepis DNA. Jsou tedy i pravděpodobnou příčinou ztrát části kopií rDNA, kterou jsme u příslušných mutantů pozorovali. Takže ty problémy se nakonec ukázaly jako docela užitečné pro pochopení našeho problému.
Jak mohou být získané informace využity v praxi? Můžete uvést nějaké konkrétní příklady, které by to přiblížily laikovi?
JF: Projekt přinesl řadu nových informací o funkci bílkovin RAD51 a RTEL1, o sestavování komplexu telomerázy nebo o významu komplexu CAF1 (Chromatin Assembly Factor-1), který nově syntetizovanou DNA sbaluje s komplexy bílkovin zvaných histony do struktury chromatinu. To všechno jsou faktory, které najdeme napříč všemi říšemi organismů, včetně člověka, a které hrají významnou úlohu v udržování stability jejich genomů. Vyvážená funkce těchto faktorů je nezbytná pro normální život a růst organismů, naopak jejich poruchy vedou k hromadění poškození genomu, které vedou např. u člověka ke vzniku závažných onemocnění a jsou i jednou z příčin stárnutí. Jako projekt základního výzkumu neměl náš projekt za cíl přímou aplikaci těchto poznatků. Je však zřejmé, že lepší znalost významu a funkce těchto faktorů umožňuje zabývat se např. vývojem potenciálních léčiv, která činnost těchto faktorů podpoří v normálních buňkách, zatímco inhibice jejich funkce třeba v buňkách nádorových naopak usnadní jejich usmrcení. Nebo lze uvažovat o vývoji odrůd zemědělských plodin lépe vybavených proti mutagenním vlivům prostředí, a ty pak budou díky zvýšené ochraně genomu proti poškození životaschopné i za stresových podmínek.
Rostlinky Arabidopsis na Petriho misce
Podařilo se v projektu naplnit cíle, které jste si stanovili?
JF/KA: Ano.
Jakou roli v projektu hrál GA ČR?
KA: Zásadní, instituce standardních grantů je stimulujícím prvkem studia dílčích témat, který z podstaty brání tomu, aby se řešitel stal pasivní. Podporuje tvůrčí, manažérskou i finanční zdatnost navrhovatele/spolunavrhovatele.
JF: Kromě toho, že role GA ČR je, zejména vzhledem k velmi nízkému institucionálnímu financování výzkumu v ČR, pro základní výzkum naprosto zásadní, velmi oceňuji, že se GA ČR poměrně úspěšně brání tendencím k nadměrné byrokratizaci. V posledních několika letech se dokonce daří odstraňovat některé dříve zavedené administrativní komplikace a omezení, takže příprava projektu a jeho management představují v porovnání s ostatními projektovými schématy únosné břemeno jak pro vědce, tak pro jejich instituce.
Abychom poskytli co nejlepší služby, používáme k ukládání a/nebo přístupu k informacím o zařízení, technologie jako jsou soubory cookies. Souhlas s těmito technologiemi nám umožní zpracovávat údaje, jako je chování při procházení nebo jedinečná ID na tomto webu. Nesouhlas nebo odvolání souhlasu může nepříznivě ovlivnit určité vlastnosti a funkce.
Funkční
Vždy aktivní
Technické uložení nebo přístup je nezbytně nutný pro legitimní účel umožnění použití konkrétní služby, kterou si odběratel nebo uživatel výslovně vyžádal, nebo pouze za účelem provedení přenosu sdělení prostřednictvím sítě elektronických komunikací.
Předvolby
Technické uložení nebo přístup je nezbytný pro legitimní účel ukládání preferencí, které nejsou požadovány odběratelem nebo uživatelem.
Statistiky
Technické uložení nebo přístup, který se používá výhradně pro statistické účely.Technické uložení nebo přístup, který se používá výhradně pro anonymní statistické účely. Bez předvolání, dobrovolného plnění ze strany vašeho Poskytovatele internetových služeb nebo dalších záznamů od třetí strany nelze informace, uložené nebo získané pouze pro tento účel, obvykle použít k vaší identifikaci.
Marketing
Technické uložení nebo přístup je nutný k vytvoření uživatelských profilů za účelem zasílání reklamy nebo sledování uživatele na webových stránkách nebo několika webových stránkách pro podobné marketingové účely.
Profesor Daniel Storch
Řada simulací srážek mezi Pallas a menšími planetkami hlavního pásu. Vzájemná rychlost terče a projektilu dosahovala 12 km/s; rychlosti výhozu většiny úlomků jsou řádově srovnatelné s únikovou rychlostí 300 m/s.
Kadaň (pohlednice)
doc. Dr. phil. Rudolf Kučera, Ph.D.
Terezie Mandáková je považována za světově uznávanou vědkyni v oblasti cytogenetiky rostlin a za jednu z nejúspěšnějších vědkyň na brněnském institutu CEITEC. Jako členka výzkumné skupiny Martina Lysáka se zabývá evolucí genomu rostlinné čeledi brukvovitých a její výsledky významně přispěly k našemu pochopení vývoje chromozomů a genomů rostlin. Svou vášní pro vědu, nadšením a skvělými organizačními schopnostmi jde inspirativním příkladem jak svým studentům, tak i kolegům. V roce 2018 byla za své mimořádné výzkumné výsledky oceněna Cenou rektora Masarykovy univerzity jako nejlepší vědec MU do 35 let v oblasti přírodních věd a lékařství. Přes svůj nízký věk je Terezie Mandáková díky svým vynikajícím vědeckým výsledkům, s více než 70 publikacemi (např. Nature Genetics, Nature Plants, eLIFE, Plant Cell, New Fytologist, Plant Journal, Plant Physiology, Current Opinion in Plant Biology), 1 800 citacemi a h-indexem 21, celosvětově považována za jednoho z nejlepších vědců v oblasti rostlinné cytogenetiky. Terezie je často zvána, aby přednášela na mezinárodních konferencích, čímž skvěle reprezentuje nejen svůj domovský výzkumný ústav, ale českou vědu jako takovou.
