Studujeme vznik neurodegenerativních chorob

Držitel start-up grantu pro roky 2026-2028 Tomáš Fiala strávil velkou část své vědecké kariéry na prestižních světových univerzitách jako na Columbia University v New Yorku nebo na ETH v Zürichu. Nyní se vrací do Česka, aby na své alma mater, na Masarykově univerzitě v Brně, založil vlastní výzkumnou skupinu. Se svým týmem se bude věnovat dosud neobjasněné záhadě vzniku neurodegenerativních onemocnění. „Současné léky jen zpomalují průběh onemocnění. My ale potřebujeme vyvinout lék, který zvrátí celý proces. Mým cílem je přispět za pomoci chemických sond k tomu, abychom zjistili, jak neurodegenerativní onemocnění vznikají. To může úplně změnit přístup k léčbě těchto chorob,“ vysvětluje podstatu svého projektu Tomáš Fiala.

Před pár dny jste se dozvěděl, že získáváte start-up grant Nadace Experientia na založení vlastní výzkumné skupiny. Jaký to byl pocit?

Stál jsem zrovna na peróně na hlavním nádraží v Praze a čekal jsem na vlak do Brna. Když jsem se tu zprávu dozvěděl, vykřikl jsem radostí na celé nádraží.

Co pro vás start-up grant znamená?

Bez start-up grantu bych začínal „na koleně“ s třemi bakalářskými studenty. Díky Nadaci Experientia budu moct skupinu rozjet ve větším týmu i s doktorandy. Start-up grant pro mě ovšem znamená mnohem víc než jen finance: moc si vážím týmu lidí kolem nadace, všech předchozích držitelů grantu. Je skvělé, že můžu být součástí takového kolektivu.

Jste prvním držitelem start-up grantu, který založí výzkumnou skupinu na Masarykově univerzitě v Brně. Co vás táhlo právě tam? 

Brno je domov. Mám rád zdejší atmosféru, mám tu rodinu. Také ale vím, že si zde můžu udělat habilitaci a získat v dohledné době permanentní pozici. Pokud se bavíme o návratu do Česka, o jiných možnostech bych ani neuvažoval.

Velkou část kariéry jste strávil na prestižních zahraničních univerzitách. Proč pro vás bylo důležité vrátit se do Česka? 

Když jsem v roce 2015 odcházel do Spojených států, měl jsem pocit, že česká věda nejde dobrým směrem. Zařekl jsem se, že se sem už nevrátím a že si najdu místo v zahraničí. V USA jsem získal zkušenosti na Columbia University, jedné z nejprestižnějších univerzit na světě. Výzkum byl skvělý, pracovali tam top vědci, měli úžasné spolupráce napříč obory, ale život v New Yorku nás nenadchl. Se ženou jsme si vůbec neuměli představit, že bychom tam založili rodinu.

Chtěli jsme se vrátit do Evropy, někam, kde se dělá velká věda. Měl jsem štěstí, že jsem dostal stipendium Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA) a mohl jsem jít na postdoktorandskou stáž na ETH v Zürichu. Zde jsem byl kolegou stipendisty pro rok 2021 a držitele start-up grantu Nadace Experientia Tanase Markose.  Za ty roky v zahraničí jsem se o české akademické prostředí tak trochu přestal zajímat. Tanas měl ale jasno v tom, že se chce s rodinou vrátit do Olomouce. Sledoval jsem ho v době, když si hledal různé grantové možnosti a skrze něj jsem viděl, jak se to v Česku změnilo.

Tanas mi otevřel oči v tom, že jsem uviděl, že se do Česka vrací super mladí vědci, že je tam mnoho grantových možností, které dříve nebyly, že jsou tam skvělé infrastruktury, core facility (specializované laboratoře nebo služby, které poskytují výzkumné a technické vybavení a podporu pro vědecké projekty, pozn. aut.), ať už v Olomouci, v Brně na CEITEC nebo RECETOX nebo na ÚOCHB v Praze. Viděl jsem, že se to v Česku vyvíjí mnohem lépe než třeba v Německu, a tak jsme se rozhodli vrátit se domů.

Máte srovnání se životem ve třech zemích. Bylo něco, po čem se vám v zahraničí stýskalo?

Mám rád český humor: suchý, někdy až černý. A možnost si v klidu zanadávat. To v zahraničí možné nebylo. Také jsem si uvědomil, jak je u nás snadný život, co se zdravotního pojištění týče.

V čem jsou podle vás jedineční čeští vědci?

V české vědě je hodně srdcařů. Ve Švýcarsku i ve Spojených státech jsou platy pro top vědce také top. V Česku se to lepší, ale pořád to není ono. Nebudu vám říkat, o kolik moc se můj plat sníží, když přijdeme domů. Nicméně platí, že v Americe i ve Švýcarsku mohou jít dělat vědu lidé, kteří chtějí mít status a peníze. V Česku jdou dělat vědu ti, kteří tomu opravdu věří. Lidé, které věda opravdu baví. A to je jeden ze zásadních rozdílů. 

Potkal jste na své cestě hodně takových českých srdcařů?

Ano, Češi jsou velice úspěšní vědci. Na to, jak malá jsme země, českých vědkyň a vědců v zahraničí je opravdu hodně. A to i díky Nadaci Experientia. Vysíláte spoustu skvělých lidí. V New Yorku, kde jsem působil na Columbia University jako Ph.D. student, jsem se potkal se stipendistou pro rok 2017 Václavem Havlem, který byl kdysi mým prvním mentorem na Masarykově univerzitě. Vašek je skvělý vědec, spoustu jsem se toho od něj naučil. On na Columbia University zůstal, je zde ohromně úspěšný, publikuje velmi prestižní články v Nature family časopisech. A těsně jsem se zde minul s Vaší stipendistkou pro rok 2019 Evou Bednářovou, protože jsem odjel na ETH v Zürichu, kde jsem se zase potkal s již zmíněným Tanasem Markosem. Viděl jsem, že Nadace Experientia má velký vliv na světovou vědu.

Pojďme se teď přesunout k vašemu projektu. Zaujalo mě, že jste ho nazval „TAP TAP“. To je česká kapela studentů a absolventů Jedličkova ústavu. Máte ji rád? 

Tu kapelu neznám. Bylo to jinak: máme malého synka, kterého teď učíme chodit. Bylo to spíš myšlené jako ŤAP-ŤAP. Já se dlouhodobě věnuji popularizaci vědy, takže vždycky přemýšlím nejen o tom, jak do projektu dostat top vědu, což je samozřejmě priorita číslo jedna, ale taky jak název projektu prodat, aby to hezky znělo a aby si z toho něco mohl odnést i člověk, který není z oboru.

O co tedy v TAP TAPu jde? 

V projektu TAP TAP (Traceless Affinity Probes for Targeted Alteration of Proteoforms, pozn. aut.) se zabýváme jedním z hlavních generačních problémů ve společnosti, a tím je vznik neurodegenerativních onemocnění, jakým je Alzheimerova nebo Parkinsonova choroba. Vědci po celém světě se desítky let snaží přijít na důvod, proč tyto nemoci vznikají. A jelikož stále neznáme důvod, nemáme ani úspěšný lék.

Kdy vás napadlo, že byste jako chemik mohl záhadu vzniku neurodegenerativních onemocnění zkusit vyluštit?

Součástí mého doktorátu bylo vymýšlet chemické sondy relevantní pro zkoumání Parkinsonovy choroby, takže jsem se v tomto oboru už pohyboval. Zlomový moment ale přišel ve chvíli, kdy mě praštil do očí jeden vědecký článek, ve kterém bylo napsáno, že když měly myši drobné zranění na čumáčku, tak se jim mohly snáze skrz nos dostat bakterie a viry do mozku. Naše tělo náš mozek velmi, velmi chrání. V krevním řečišti je bariéra, přes kterou se z krve do mozku skoro nic nedostane. Nos je tudíž nejkratší cestou, jak se můžou patogeny dostat do mozku. Vědci přišli s hypotézou, že když má organismus nějaký chronický nebo častý zánět v mozku, může to být jeden z faktorů, které přispívají ke vzniku třeba Alzheimerovy choroby. V tu chvíli mi blýsklo v hlavě, jak mi mamka častokrát ukazovala jednu vtipnou fotku z dětství. Jsou mi na ní asi dva roky a mám strčený prst v nose. Vylekal jsem se, že jsem si tam udělal mikro zranění a že dostanu Alzheimera, protože se mi patogeny dostaly do mozku. Řekl jsem si, že se na to musím podívat vědecky.

Co jste na základě své dětské fotky o rozvoji neurodegenerativních onemocnění zjistil?

Začal jsem si číst literaturu, které se tématu věnovala a narazil jsem na určité bílkoviny v mozku, které jsou zodpovědné za funkci imunitního systému. Představte si nervové buňky, které mají dělat svou práci: přemýšlení, ovládání končetin a podobně. Když se v mozku objeví infekce, tyto buňky si musí zavolat o pomoc, aby přišly imunitní buňky a postaraly se o útočníky. A dočetl jsem se, že vztah mezi touto komunikací buněk a imunitní odpovědí na infekce, není úplně prozkoumaný. Je možné, že když to imunitní buňky s odpovědí na infekci přeženou, „nesežerou“ jenom bakterie a viry, ale i zdravé nervové buňky, a právě to může vést k neurodegeneraci. Ale jak a proč? Jako chemik jsem se nad tím zamyslel na molekulární úrovni.

Jak to tedy na molekulární úrovni vypadá?

Pro komunikaci mezi nervovými a imunitnímu buňkami jsou klíčové tzv. receptory čili bílkoviny na povrchu imunitních buněk. Právě ty totiž musí zachytit signál volání o pomoc a odpovědět na něj. Zjistili jsme, že na těchto bílkovinách dochází k určité chemické změně, tzv. posttranslační modifikaci, která by mohla mít vliv na to, jestli je imunitní odpověď adekvátní, nebo přehnaná. Nic se o tom ovšem neví a ani neexistují prostředky, jak tuto změnu zkoumat. Řekl jsem si, že jsem chemik a takové sondy, které by dovedly zkoumat tyto receptory, můžu vytvořit.

Jak náročné bude vytvořit takové chemické sondy?

Příroda vyvíjela enzymy, které dělají na bílkovinách chemické změny, miliony let. Jenže v některých případech jsou přírodní enzymy příliš promiskuitní. Změnu dělají nejen na bílkovině, na které chceme, ale i na jiných bílkovinách. My chemici ale můžeme syntetizovat molekuly, které dokážou nahradit promiskuitní enzymy našimi chemickými reagenty. Náročné je to proto, že musíme najít chemické prostředky, které nám umožní dělat chemické reakce přímo na bílkovinách, a to tak, aby dělaly přesně to, co chceme.

Jaké kroky vás na vaší výzkumné cestě čekají?

Začneme vývojem nových chemických reakcí a chemických metodologií. Pokud uspějeme v této první fázi, budeme schopni vyvinout sondy, které budeme aplikovat v biologických systémech na posttranslační modifikace na cílových bílkovinách. To nám umožní studovat jejich roli v systému: konkrétně nás zajímá jejich vliv na imunitní odpověď v mozku a případně i vznik neurodegenerativního onemocnění. To je samozřejmě vize na mnoho, mnoho let dopředu. V rámci start-up grantu Nadace Experientia se zaměříme na první fázi, vývoj nových chemických metodologií.

Kdyby se vše povedlo, jak očekáváte, jaký by jednou mohl mít váš výzkum dopad, mohl by vést k novým léčebným metodám neurodegenerativních onemocnění?

Nejdůležitější je, abychom vůbec porozuměli tomu, co vede ke vzniku Parkinsonovy nebo Alzheimerovy choroby, protože to dosud netušíme. Jakmile to budeme vědět, pak bude informace použitelná širokou vědeckou veřejností, farmaceutickými firmami, které budou následně schopné vyvinout na neurodegenerativní onemocnění účinné léky. Medicína dnes léčí pouze symptomy. Současné léky jen zpomalují průběh onemocnění. My ale potřebujeme vyvinout lék, který zvrátí celý proces. Mým cílem je přispět k tomu, abychom vůbec zjistili, jak neurodegenerativní onemocnění vznikají. To pak může úplně změnit přístup k léčbě.

Měl jste osobní zkušenost s blízkým, který by trpěl nějakou neurodegenerativní chorobou? 

Ano, jedna má babička měla Parkinsona, druhá Alzheimera. Nebylo to přesně diagnostikované, ale vypadalo to tak. První měla hrozné třesy v končetinách a druhá nás ani některé ostatní příbuzné nepoznávala.

Ovlivnilo to, že jste si vybral právě toto téma pro svůj výzkum? 

V oboru jsem se pohyboval už předtím, ale spíše mě to utvrdilo v tom, že je to velmi naléhavé téma výzkumu.

Máte v oboru nějaké vědecké vzory?

Mám hodně vědeckých vzorů. Za všechny bych jmenoval například Luka Lavise, který pracuje v Janelia Research Campusu na Howard Hughes Medical Institute. To je úžasný projekt, jaký bychom v Česku také potřebovali. Je financovaný z velké části ze soukromých peněz a sdružuje pod jednou střechou matematiky, chemiky, biology a fyziky, kteří pracují na tématu neurobiologie v mozku, neurodegenerativních onemocnění a vůbec na otázkách, jak jako lidé přemýšlíme, jak vnímáme svět a tak dále. Chemici zde vytváří nástroje, které mohou biologové následně použít ve svém zkoumání a fyzici a informatici tyto systémy ještě zdokonalují. Důležité je, že všichni mají společný cíl. A dosahují díky tomu jednoho průlomu za druhým. Luke Lavis je jedním z hlavních chemiků a nástroje, které vytvořil, jsou skvělé. Navíc je to velmi lidský vědec: jakoukoliv molekulu, kterou syntetizuje, pošle komukoliv na světě. Razí heslo, že vědci by měli jeho molekuly používat a dělat objevy. Takováto otevřenost vědě strašně prospívá. On je proto můj největší vzor.

Kdy vás prvně napadlo, že byste chtěl nebo mohl mít vlastní skupinu? 

Už během bakalářských studií. Dlouhodobě jsem se viděl jako akademický člověk. I když bych měl možná ve firmě více peněz, pro mě je důležitější to, že si mohu vymýšlet svoje projekty a řídit si svůj čas a práci sám. Navíc mě moc baví učit studenty a vést je v laboratoři. Bez toho si svou práci vůbec neumím představit.

Jak velký tým chcete na Masarykové univerzitě mít? 

Určitě vím, jak velký tým bych nechtěl mít. Na ETH jsem se setkal s tím, že některé skupiny, včetně té naší, jsou příliš velké. Čítají třeba 20 doktorandů, 5 postdoků a další studenty. Vedoucí pak i přes veškerou snahu nemůže mít dostatek času na to, aby se věnoval všem svým studentům. Jeden výzkumný institut v Rakousku má pevné pravidlo, že součet doktorandů a postdoků v jedné skupině nesmí přesáhnout 15 lidí. Myslím, že to je hranice lidských možností a chtěl bych se tím inspirovat.

Samozřejmě takto velkou skupinu na začátku mít nebudu. Pokud se mi podaří za peníze, které dostanu od Nadace Experientia, najmout dva doktorské studenty, kteří by každý vedli ještě jednoho magisterského a jednoho bakalářského studenta, bylo by nás dohromady sedm, což mi přijde pro rozjezd úplně ideální. Pokud se podaří sehnat více peněz, tedy pokud kromě start-up grantu klapne například ještě GAČR, tak mi skupina třeba vyroste ještě o trošku víc.

Jak budete vybírat lidi do svého týmu? 

Chci se inspirovat u své současné šéfové Helmy Wennemers, která o přijímání nových členů týmu na ETH nikdy nerozhoduje sama. Uchazeči mají vždy prezentaci před celou skupinou a pak musí kromě pohovoru s Helmou udělat kolečko po celé skupině a popovídat si se všemi členy týmu. Helma potom pošle e-mail, ve kterém se lidí v týmu zeptá, zda si myslí, že by byl uchazeč dobrým členem týmu, zda by s ním dobře vycházeli. A pokud dostane silnou odpověď, že ne, tak i kdyby byl uchazeč vědecky excelentní, bude odmítnut. Toto pravidlo chci ve své skupině také zavést.  Je opravdu důležité, aby spolu studenti dobře vycházeli. Jediná možnost, jak se můžou efektivně učit a být úspěšní, je, když se budou v laborce cítit dobře.

Jaké studenty budete hledat?

Začínáme hodně chemicky, budeme vyvíjet chemické sondy. V základním týmu budou studenti oboru chemie, kteří se zajímají především o organickou syntézu, případně o nějaké biofyzikální aspekty chemie. Postupem času bude ve skupině místo i pro studenty biochemie, případně molekulární biologie, ale to až budeme v projektu přecházet víc a víc do biologie.

Když si představíme, že už je konec září a vy víte, že zítra půjdete prvně do práce jako vedoucí výzkumné skupiny, na co se budete nejvíc těšit? 

Na své studenty. Představím si sebe, jak jsem jako mladý bakalář přišel s nadšením do laborky a chtěl jsem dělat experimenty. A to vidím i ve studentech, se kterými už jsem mluvil o tom, že by u mě mohli začít. Dva z nich jsou bývalí chemičtí olympionici, takže mají podobný background, jako jsem měl já. Vím, že jsou strašně nadšení a byli už během střední školy. Je radost s nimi pracovat. Budou chtít dělat experimenty a já vím, že jim toho hodně můžu dát. Interakce s nimi budou asi to nejlepší.

Když mluvíte o sobě jako o studentovi, komu vděčíte za to, kam až jste to v kariéře dotáhl?

Za to, že jsem měl kolem sebe od malička chemii, může můj taťka, který je taky chemik. Sice úplně jiný chemik než já, ale chemik. Díky tomu jsem oboru věnoval větší pozornost a na střední škole jsem se pustil do chemických olympiád. V tom sehrála roli i moje paní učitelka na střední, magistra Novosadová, která mě v tom úsilí velmi podporovala, sháněla mi literaturu a podobně.

Na tomto místě nemůžu říct dost chvály na to, jak funguje chemická olympiáda v České republice. Jsou tam fantastičtí lidi, kteří za málo nebo žádné peníze předávají nadšení pro chemii středoškolským studentům. Kdybych měl zmínit někoho, kdo mě hodně ovlivnil, byl by to Radek Matuška, který je velmi aktivní v našem krajském výboru chemické olympiády.

A úspěšní řešitelé chemické olympiády mají možnost jet na Běstvinu (Letní odborné soustředění mladých chemiků a biologů, pozn. aut.). Díky Běstvině jsem si nejenom udržel, ale rozšířil svůj entuziasmus pro chemii. Jezdili tam doktorandi, postdoci, mladí odborní asistenti, kteří přednášeli chemii pro středoškoláky přístupným způsobem, ale tak, že jsme všichni nabyli znalosti chemie, které byly daleko za hranicemi toho, co bychom se normálně naučili. Díky Běstvině jsem proletěl celým bakalářským studiem se samýma „áčkama“ bez mrknutí oka. Navíc jsme se na každou přednášku na Běstvině těšili a hltali jsme každé slovo, což se následně bohužel nedalo říct o všech přednáškách na univerzitě. 

Proč si myslíte, že jste v letošní soutěži o start-up uspěl právě vy? Neptám se na to proto, abyste se musel chválit, ale spíše z hlediska tipů pro budoucí žadatele. 

Řekl bych, že jsem to vyhrál hlavně na svém entuziasmu. Myslím si, že komise potřebuje vidět, že člověk skutečně věří svému projektu a že se bude každý den těšit do laborky, aby na výzkumu pracoval. Tento dojem asi udělá hodně.

Co děláte, když si chcete od vědy úplně odpočinout, vypnout? 

Moje velká láska, i když už bohužel na ni nemám tolik času, je společenský tanec. Dříve jsem na závodní úrovni dělal standardní a latinsko-americké tance, takže zdravím svůj bývalý klub Komety Brno. Dnes aspoň poslouchám taneční hudbu a vzpomínám na svoje časy s tancováním. Abych se udržel v kondici, jezdím každý den na kole, nahoru do kopce a zase dolů. A pak, když potřebuju vypnout, a možná to bude znít zvláštně, tak rád sleduju zprávy, obzvláště politické dění ve světě. Mám vnitřní potřebu vědět, co se děje kolem mě ve světě, zvlášť když jsem kus toho světa projezdil.

Jaký je váš sen? Čeho byste chtěl dosáhnout, abyste si třeba mohl říct, že jste se svým výzkumem opravdu spokojený? 

Jako chemika by mě nejvíc potěšilo, kdybych dostával e-maily nebo telefonáty od jiných vědců, že chtějí moje chemické sondy, aby je mohli používat ve svém výzkumu.

Jako učitel nebo vedoucí skupiny bych byl nejšťastnější, kdybych viděl svého studenta, který se dostal na nějakou úspěšnou pozici a ideálně mě jako školitele přerostl. Tehdy bych si řekl, že jsem ho dobře vedl a motivoval.  

A v souvislosti s Nadací Experientia bych si přál, abychom udrželi ten trend nahoru v české vědě. Myslím, že je velmi důležité mít takové kompaktní společenství mladých vědkyň a vědců, které bude koordinovat své akce a tlačit na to, aby česká věda šla správným směrem.