Chceme zefektivnit výzkum v oblasti nových materiálů i léčiv

„Využijeme atom kyslíku, který se v léčivech přirozeně vyskytuje, jako řídicí skupinu – takovou molekulární ruku. Ta dokáže chytit katalyzátor a dostat ho tak na konkrétní místo v molekule, které potřebujeme změnit, aniž bychom museli celou složitou strukturu budovat od nuly,“ vysvětluje mladá vědkyně, která absolvovala doktorát na francouzské Université Bourgogne Europe. Vývoji nové metody se bude věnovat v laboratoři prof. Igora Larossy na University of Manchester.

Mluvíme spolu jen pár dní poté, co vám zakladatelé nadace, Hana a Dalimil Dvořákovi, zavolali, že jste získala stipendium Nadace Experientia. Co vám v ten moment prolétlo hlavou?

První myšlenka byla: „Aha, já fakt zase někam pojedu!“ Po druhém kole soutěže jsem byla se svou prezentací spokojená a věděla jsem, že ta možnost vyrazit ven začíná být docela realistická. Od minulých stipendistů jsem slyšela, že pokud to vyjde, nadace volá. Celý den jsem proto nervózně seděla u telefonu. Když se poprvé objevilo neznámé číslo, měla jsem tepovku snad 150, ale byl to jen nějaký náhodný hovor. Až pak zavolal pan profesor Dvořák, že získávám stipendium. Doteď jsem to úplně nevstřebala.

Zahraniční výzkum pro vás není novinkou. Ve Francii jste absolvovala celý doktorát. Jak k tomu došlo?

Magistra jsem si dělala napůl na VŠCHT v Praze a na francouzské Université Bourgogne-Franche-Comté v Dijonu. Na základě mých výsledků mi tam nabídli doktorské stipendium, které jsem samozřejmě přijala. Nechtěla jsem ale zůstat úplně odříznutá od české vědy, a tak jsem si domluvila společný projekt i ve skupině Iva Starého na ÚOCHB. Z Francie jsem se pak vrátila na VŠCHT do skupiny Daniela Bíma. 

Když jste byla tak frankofonně zaměřená, proč jste si pro svou postdoktorandskou stáž zvolila Velkou Británii?

Když jsem do Dijonu odjížděla, tak jsem francouzsky moc dobře nemluvila. Paradoxně jsem se jazyk naučila až ke konci doktorátu. Přiznám se, že život ve Francii pro mě byl kvůli jazykové bariéře docela složitý. Proto když jsem si vybírala, kam pojedu na postdok, bylo pro mě důležité, aby se v té zemi mluvilo angličtinou, kterou ovládám plynně. 

Vybrala jste si University of Manchester. Na co se tam nejvíc těšíte?

Těším se na to, že se budu moct soustředit jen na svůj projekt. Těším se na nové prostředí. Skupina, kterou jsem si vybrala, se věnuje nejen C-H aktivaci (cílené úpravě nejběžnějších vazeb v molekulách, pozn. aut.), které se budu na své stáži věnovat. Prof. Larossa dělá na spoustě dalších zajímavých témat, která jsou propojená s AI nebo biokatalýzou. Doufám, že v Manchesteru budu moct přičichnout i k těmto novým trendům a rozšířit si obzory.

Metoda C-H aktivace představuje moderní, udržitelnější chemii, které se dnes na světě věnuje řada skupin. Proč jste si vybrala právě skupinu prof. Larossy?

Vybrala jsem si ji proto, že se mi líbilo, jak skupina prof. Larossy přistupuje k návrhu reakcí. Zaměřují se na jejich mechanistické pochopení. Zajímá je, jaké reakční intermediáty v reakci jsou a proč dělají to, co dělají. Zamýšlejí se nad smyslem designu systému. Přijde mi, že v dnešní době to není samozřejmost: současná katalýza často směřuje k rozsáhlému screeningovému testování. Daty se „nakrmí“ AI modely, které nám pak najdou zdánlivě perfektní reakční podmínky. Samy o sobě ale nevysvětlují, proč fungují. To pak omezuje naši schopnost výsledkům skutečně porozumět a zobecnit je.

Jak jste věděla, že prof. Larossa k vědě přistupuje takto zodpovědně?

Slyšela jsem před několika lety jeho přednášku na letní škole organokovové chemie v Camerinu. Už tehdy mě zaujal svým přístupem. AI je součástí práce i v jeho skupině, kde ji ale nepovažují za náhradu chemického uvažování. Využívají ji hlavně k analýze dat a testování mechanistických hypotéz, což jim pomáhá lépe interpretovat experimentální výsledky a porozumět tomu, jak reakce skutečně probíhají.

Pojďme nyní k vašemu projektu, o co se v něm budete snažit?

Budu vycházet z konceptu C-H aktivace. Abych to vysvětlila: všechny materiály, léčiva a prakticky všechno, co nás obklopuje, je tvořeno z organických molekul. Ty se skládají převážně z uhlíků a z vodíků a méně často i z nějakých dalších prvků. Vazby mezi uhlíkem a vodíkem jsou si často navzájem dost podobné. V C-H aktivaci si vybereme jednu konkrétní vazbu mezi uhlíkem a vodíkem a tu se snažíme v molekule změnit. Jak? Máme k dispozici nějakou pomocnou skupinu, říkáme jí řídicí skupina, která se umí vázat k přechodnému kovu v našem katalyzátoru. Můžeme si ji představit jako takovou molekulární ruku, která „chytí“ katalyzátor, čímž ho dostane na dané místo v molekule a ukáže mu konkrétní vazbu, kterou bychom chtěli změnit.

Toto tedy současná chemie umí?  

Ano, umí, ale pro reakce, na kterých chci pracovat já, tahle molekulární ruka musí mít dost specifické parametry. Současná chemie pracuje většinou s řídícími skupinami, které obsahují atom dusíku. Ten dokáže opravdu silně chytit atom přechodného kovu a přivázat ho k sobě.

V čem bude inovativní váš projekt?

Já chci pracovat s látkami, které obsahují atom kyslíku, který se ke kovům váže o dost slaběji.

Proč?

Abychom plně využili potenciálu C-H aktivace, tak potřebujeme, aby naše „molekulární ruka“ byla v dané molekule přirozeně přítomná. Skupiny, které na sobě mají atom kyslíku, se ve farmaceutikách vyskytují velmi často. Pokud by se nám podařilo tyto estery, ketony či aldehydy upravovat, velmi by to rozšířilo aplikaci takovýchto reakcí. Dosud totiž právě ty nejpraktičtější reakce na látky s kyslíkatými skupinami nefungují.

Jaký dopad by tedy mohla vaše nová metoda mít?

Umožnila by nám zefektivnit hlavně výzkum v oblasti materiálů, ale i léčiv. Na C-H aktivacích je nejkrásnější to, že můžeme použít dobře známou molekulu aniž bychom ji museli syntetizovat celou od začátku. Můžeme ji vzít a rovnou cíleně upravit.

Můžete mi uvést příklad?

Vezměme si třeba vývoj léčiv. Najde se látka, o které se na základě počítačového modelování domníváme, že by mohla být velmi účinná. Zjistíme však, že v buňkách nefunguje tak dobře, protože například špatně prochází membránou. Je to ovšem velmi komplikovaná molekula a abychom to napravili, potřebujeme změnit její lipofilicitu (schopnost látky rozpouštět se v tucích, pozn, aut.). Dříve by chemici museli vymýšlet novou složitou syntézu prakticky od nuly, aby třeba na jejím konci zjistili, že změna, kterou na molekule provedli, nebyla úspěšná. Díky metodě C-H aktivace můžeme během jednoho kroku na již hotovou komplexní molekulu zavést novou skupinu a můžeme rychleji otestovat, jestli funguje, nebo ne.  Pak ji můžeme stejně snadno optimalizovat. Dokážeme tak udělat výzkum nejen rychlejší, ale i udržitelnější.

Zní to jednoduše, ale bude to jistě velmi náročný projekt. Co je to, co vás v laboratoři pohání dopředu?

Vědu vnímám jako formu umění. Baví mě dělat krásné molekuly. Baví mě dívat se na spektra, na krystalové struktury, na látky v baňkách. A samozřejmě mě baví řešit výzkumná témata. Baví mě zkoumat nějaký zdánlivě neřešitelný problém a syntetickým úsilím ho vyřešit. Asi i proto jsem dělala doktorát na heliceny.

Ty byly také náročné?

Heliceny jsou dost komplikované molekuly. Upřímně nevím, zda látky, které jsem v rámci doktorátu připravila, bude někdy někdo používat v praxi. Asi budou vždycky existovat jednodušší systémy. Ale, nemůžu si pomoct, ty molekuly jsou tak krásné! Mně to pro radost z vědy stačí. 

Viděla jste hru Elegance molekuly v Dejvickém divadle? Tam jedna z hlavních postav říká totéž.

Samozřejmě, ta hra je skvělá.

Na jakou fázi nového projektu se tedy – z hlediska krásných molekul – nejvíc těšíte?

Mám ráda organokovovou chemii, takže se opravdu těším na to, až budu připravovat navržené komplexy. Ty by navíc měly být barevné, což nebude jenom krásné, ale i důležité pro úspěch projektu. Následuje velmi zábavná část, kdy se vezme připravený komplex a začnou se k němu přidávat látky, se kterými by měl reagovat. A pak už se jenom pozoruje, jestli z toho vznikne něco užitečného.

Když vás tak poslouchám, vy jste asi chtěla být vědkyní už odmalička…

Chemie mě bavila, ale dostala jsem se k ní pořádně až na gymnáziu. Studovala jsem PORG, kde jsem měla skvělou chemikářku Magdalenu Janichovou. Zároveň jsem dělala závodně atletiku, takže nebylo úplně jasné, že se vydám na vědeckou dráhu. Vlastně až když mě opustilo zdraví, vrhla jsem se naplno do studia chemie.

Co jste studovala?

Nastoupila jsem na VŠCHT v Praze na obor Chemie. V té době jsem ještě vůbec nevěděla, jaký typ chemie chci dělat. Rozhodla o tom paradoxně moje první známka „C“ v životě. Byla z organické chemie od doc. Tomáše Tobrmana. Vzala jsem to jako výzvu a řekla si: „No tak super, tohle mi nejde, půjdu k němu do laborky.“

Tak o takovém výběru laborky jsem ještě neslyšela! Byla jste tam spokojená?

Moc! Měla jsem velké štěstí. Víte, já si nikdy v životě moc nevybírala, moje životní krédo je „go with the flow“. V laboratoři Tomáše Tobrmana jsem poznala spoustu skvělých kolegů, například tehdejšího doktoranda Petera Poláka, který mě toho moc naučil. Celkově jsme byli skvělá parta a opravdu to byla v laboratoři velká legrace. Tomáš Tobrman mě také podpořil v tom, abych jela studovat do Francie.

Jak se dělá chemie ve Francii?

Měla jsem štěstí na úžasného profesora Pierra Le Gendre, skvělého, nadšeného vědce. Obdivovala jsem na něm to, že i po letech vědecké práce, která je dost stresující, přišel do kanceláře doktorandů a byl vždy až dětsky nadšený z každého výsledku. Bylo vidět, že ho stále baví hrát si s chemií.

Také byste si chtěla i do vyššího věku hrát s chemií?

Ano. Hodně kolegů má sen, že bude mít výzkumnou skupinu. Přiznám se, že to není něco, co by mě motivovalo. Mě hrozně baví učit studenty, vést je v laboratoři, a vím – bude to znít jako klišé, ale je to tak – baví mě předávat jim lásku k vědě.

To přece není klišé!

Zní to tak, ale já jsem v laborce opravdu nadšená pokaždé, když vidím výsledky, nějaké pěkné spektrum. Doufám, že toto nadšení dokážu předat studentům. Vůbec by mi nevadilo stát v pozadí nějaké skupiny a být tam pro studenty.

Vidím, že věda je váš život, ale přesto, kde dobíjíte baterky?

Vrátila jsem se k atletice, kterou jsem dělala před odjezdem do Francie. S kamarádkami se scházíme na našich veteránských trénincích na Kotlářce. Vrháme koulí, hážeme diskem, oštěpem, snad se časem vrátím i ke trojskoku.

Soutěžit zjevně umíte i ve vědě. Poradila byste mladším kolegům, jak se co nejlépe připravit na soutěž o stipendium Nadace Experientia?

Tak jako v atletice, člověk musí mít natrénováno. Takže bych jim poradila, aby začali včas pracovat na projektu, a hlavně kontaktovali své vysněné zahraniční univerzity. Ve druhém kole pomůže znát dobře svůj projekt, mít ho promyšlený, dobře podložený literaturou.

Co pro vás stipendium od Nadace Experientia znamená?

Řekla bych, že síla nadace je dnes hlavně v komunitě vědců, která se kolem ní vytvořila. Ano, jsem samozřejmě nesmírně vděčná za finance, obzvlášť v dnešní době, kdy jsou všechny granty tak nejisté a úspěšnost žádostí o postdocké financování klesá pod 10 %. Nadaci Experientia nám organickým chemikům všichni závidí. Kromě finančních možností je tu totiž i ta komunita skvělých mladých chemiků, kteří jsou opravdu ochotní si pomoct. To je nedocenitelné. Je čest být toho součástí.