Komerční prezentace
Registrace uživatele

Přihlašte se k odběru informací, novinek, získejte přístup do diskuzního fóra.

Vesmír č. 10
Vesmír č. 10
Toto číslo vychází
2. 10. 2017
Novinky
Zdarma jedno celé číslo Vesmíru v pdf.
• Říjnové číslo Vesmíru
reklama

Hmyz by nás měl zajímat

Publikováno: Vesmír 93, 478, 2014/9
Rubrika: Rozhovory

Motýl se světélkujícíma očima, to byl jeden z jeho prvních kousků. Střídavě doma a ve světě už léta mění, a tím studuje genetickou výbavu octomilek, potemníků či bourců. Jeho poslední „zářez“ je odhalení dlouhá léta marně hledaného receptoru pro hmyzí juvenilní hormon, který řídí metamorfózu. „Vědec za život neudělá mnoho objevů, které by opravdu stály za řeč. Na tenhle jsem pyšný,“ říká molekulární genetik Marek Jindra.

V čem je váš objev tak cenný a proč trvalo hledání oné bílkoviny tak dlouho?

Vývoj a rozmnožování hmyzu řídí dva hlavní hormony. Prvním je steroid ekdyson, jehož receptor známe důkladně už dvacet let. Druhým je juvenilní hormon, který do určité fáze vývoje blokuje metamorfózu, proměnu larvy v dospělce – odtud název hormonu. Tento účinek je znám již 80 let, ale jeho molekulární podstata zůstávala záhadou. Mechanismus přenosu juvenilního signálu ani molekulu receptoru v buňkách hmyzu se přes velkou snahu dlouho nedařilo odhalit. Lidé na tomto poli výzkumu byli frustrovaní, stálo to spoustu peněz, několik nálezů už bylo publikováno, ale pak je autoři museli vzít zpátky, když se ukázalo, že ta molekula, kterou našli, není ta pravá.

Insekticidy blokující vývoj a rozmnožování hmyzu však na trhu vidíme běžně.

Látky s účinkem juvenilního hormonu drží hmyz v nedospělém stadiu, a tak mu brání v normálním vývoji a rozmnožování. Insekticidy na tomto principu, říkáme jim juvenoidy, se používají už léta. Jsou v postřiku proti komárům, v repelentech a přípravcích proti roztočům na psy a kočky, ošetřují se jimi domácnosti i pole, vyskytují se v zemědělských produktech, v jídle, ve vodě. Používají se již od sedmdesátých let, aniž by kdo věděl, jak přesně fungují.

Říkáte, že jsou v jídle, ve vodě?

Ano, ale vzhledem k tomu, že juvenilní hormon je unikátní pro hmyz a členovce, tak zabíjí jen je. Hmyz bohužel veškerý, včelu spolu s komárem, a také korýše, nikoli lidi. Ve stejné rodině bílkovin, kam patří náš hmyzí receptor, se však nacházejí i jiné zajímavé proteiny, například receptor dioxinu a dalších, nechvalně známých chemikálií, které se uvolňují do prostředí a způsobují rakovinu a imunitní problémy. Na tyto látky už lidé receptor mají. A víme, že dioxinový receptor reaguje na spoustu látek, takže se můžeme ptát, zda nějaká interakce juvenoidů s blízce příbuzným receptorem není.

Myslíte, že je zde možné hledat vysvětlení třeba toho, proč má tolik lidí alergie…

Nebo proč tloustnou… ale to teď opravdu spekulujeme. Dnes používané juvenoidy naše zdraví snad přímo neohrožují, ale i tak máme dobré důvody je vylepšit, minimálně abychom ochránili opylovače, na nichž lidstvo závisí. Právě proto je důležité mechanismus fungování receptoru pro juvenilní hormon pořádně pochopit.

Váš přelomový objev teď svým způsobem navázal na minulost, Československo prý bylo průkopníkem ve výzkumu hmyzích hormonů.

Zejména v šedesátých letech. V té době byl jeden český vědec, Karel Sláma, na stáži na Harvardu. Tehdy objevil, že rostliny vytvářejí analogy juvenilních hormonů, snad aby se bránily proti hmyzu. Zjistil to náhodou, když na Harvard propašoval české ploštice a ony se v amerických podmínkách nikdy nevyvinuly do dospělců a setrvávaly ve stadiu larvy. Přesně jako by na ně působily juvenoidy.

A co jim chybělo?

Nic, naopak přebývalo. Ukázalo se, že problémem je papír používaný v nádobkách, v nichž se ploštice chovají. Nebylo tam nic než lipová semínka, jimiž se ploštice živí, voda a novinový papír. Jedním ze stromů použitých na výrobu novin byla balzámová jedle. V Evropě neroste, v Americe ano, a vytváří látku, na niž evropská ploštice není připravena. Tehdy tu látku („paper factor“) z novin izolovali a zjistili, že její struktura připomíná přirozený juvenilní hormon hmyzu. Napadlo je syntetizovat takové látky proti hmyzu uměle. Nastal boom takzvaných regulátorů hmyzího vývoje a v kalifornské firmě Zoecon vznikla nová generace insekticidů.

I doma v Československu vznikly originální přípravky…

Naši vynikající chemici, například Zdeněk Wimmer, uměli „uvařit“ stovky nových látek a spolu s entomology je testovat na hmyzu. Nevím ale, že by některé dospěly až do komerčního stadia. Juvenoid methopren, vyvinutý v Zoeconu, potlačil v sedmdesátých a osmdesátých letech kalamitní invazi mravenců faraonů na českých sídlištích a dodnes ho vyrábějí v Neratovicích pod názvem Lafarex. To mi připomíná, jak jsem jako student gymnázia pomáhal methopren testovat v potravě, kterou mravenci přinášeli do svých kolonií, a tím je sami rozvraceli. Za tu skvělou brigádu, při které mne ani ve snu nenapadlo, že za 35 let přijdu na to, jak methopren funguje, vděčím Ivanu Hrdému, který tenkrát aplikační vývoj vedl (viz Vesmír 79, 636, 2000/11). Byla to úspěšná kapitola českého výzkumu hmyzích hormonů, která však skončila.

A proč?

Česká věda nezachytila nástup molekulární biologie, který byl pro další výzkum nezbytný.

Objev receptoru

Vy jste se však do pole hmyzí molekulární biologie v devadesátých letech rychle pustil – a snažení jste korunoval úspěchem, objevem receptoru. Co vás navedlo správným směrem?

V roce 1988 mi nalezení receptoru pro juvenilní hormon zadal školitel František Sehnal jako dizertační téma. To si nedělám legraci. Z dnešního pohledu to ovšem legrace je, protože tenkrát jsme ani netušili, jak na to. Poprvé jsme problém naťukli až s mojí doktorandkou Barborou Konopovou v roce 2007, když jsme u potemníka rodu Tribolium zkoumali gen se slibným názvem Methoprene-tolerant, zkráceně Met. V roce 1986 totiž T. G. Wilson v USA izoloval kmen octomilky (rodu Drosophila), který díky mutaci genu Met získal odolnost právě vůči methoprenu a dalším insekticidům na bázi juvenilního hormonu. My jsme přinesli první důkaz, že ztráta genu Met má pro larvy brouka stejný dopad jako ztráta juvenilního hormonu – předčasnou metamorfózu. Tento výsledek nás navedl na stopu, že Met by mohl být oním hledaným receptorem. To jsme pak v roce 2011 další studií potrvrdili.

Byli jste na oné stopě jen vy?

Rozhodně ne. Kdybychom pracovali pomaleji, za půl roku by na to asi přišel někdo jiný. Ale naštěstí jsme zásadní průlom udělali my. Stagnující pole se našimi objevy dalo znovu do pohybu, publikované práce měly slušný ohlas, skočila na to spousta lidí. Náš náskok se teď snižuje.

Výsledek tedy ještě není definitivní?

Identifikace receptoru je mimo pochybnost, ale od ní je ještě dlouhá cesta k vyřešení mechanismu působení receptorové bílkoviny. K tomu je potřeba strukturní analýza. Je třeba znát strukturu té bílkoviny na atomární úrovni. A to nebude snadné. Tento typ proteinů je totiž notoricky těžký na krystalizaci a určení struktury. Jen purifikovat protein Met tak, aby neztratil schopnost vázat juvenilní hormon, mi trvalo rok.

To se vám povedlo během dvouletého pobytu v Austrálii, odkud jste se nedávno vrátil. Proč tam, proč ne doma?

Naše zjištění, že protein Met blokuje u hmyzu metamorfózu a může tak být oním dlouho hledaným receptorem juvenilního hormonu, byl docela dobrý důvod pro pokus o evropský grant. Zkusil jsem to a vyšlo to. Dostal jsem dobrý plat na tři roky s podmínkou, že dva roky strávím u hostitele a třetí rok v domovském ústavu. Mým hostitelem se stal ústav CSIRO v Sydney. Oslovil jsem skupinu, která už před dvaceti lety vyřešila strukturu pro receptor onoho druhého, steroidního hmyzího hormonu. Má nabídka jít po struktuře juvenilního receptoru je zaujala. Během stáže jsem kromě vyčištění receptoru také získal genetické důkazy pro jeho funkci v živém hmyzu, které teď chceme publikovat.

U nás by takový výzkum nebyl možný?

Asi ne, stojí to spoustu peněz. Můj evropský grant pokryl osobní peníze, cesty a trochu chemikálií, Australané ale na můj výzkum vyčlenili zhruba milion dolarů na každý rok, zaplatili dva další lidi, provoz laboratoře, chemikálie. Ale kromě financí potřebujeme velkou mašinérii fyzikálních metod, protein se studuje pomocí krystalizace a difrakce paprsků. I u nás jsou takto vybavená pracoviště, ale zajímají se spíše o lidské bílkoviny a rakovinu, nevím, jestli by chtěla dělat na hmyzím proteinu.

Co nemá souvislost s člověkem a medicínou, to není důležité a nemá zelenou?

Asi tak. Přitom můj obor se lidí týká velmi blízce. Hmyz sežere čtvrtinu světové úrody, každý rok jen na malárii a další nemoci přenášené komáry zemře milion lidí, a jak už jsem zmínil, vůbec není jisté, že insekticidy, které konzumujeme s jídlem a vodou nebo kterými sprejujeme naše domácnosti, jsou úplně neškodné. Australané to zřejmě pochopili.

Vy jste ale odjel z Austrálie předtím, než se vám podařilo vyřešit strukturu onoho proteinu. Pokračovat se bude bez vás?

Doufám, že spolupráce bude pokračovat a že se nám podaří strukturu receptoru objasnit. A že pak otevřeme nové pole designu insekticidů.

Pracujete v základním výzkumu, ale mluvíte o možném využití vašich výsledků. To není u nás úplně obvyklé. U nás se vědcům pořád vyčítá, že je aplikace nezajímají.

Mne také zajímá hlavně biologie, ale tady potenciální aplikace viditelně dřímá. Ostatně v Austrálii se vědcům vyčítá totéž. Ale na patenty a úspěch vědce měřený v penězích se tam hledí víc než tady. A oni rychle rozpoznali potenciál našeho výzkumu.

Dali jste si objev patentovat?

Až bude známa struktura, pak může přijít na řadu i patent. Pokud se dostaneme do toho stavu, budu velmi rád.

Komu by případný patent patřil?

V Austrálii mají záležitosti kolem duševního vlastnictví opravdu dobře ošetřené. Organizace přejímá za vědce úřednické záležitosti ohledně jeho ochrany. Vědec může dělat vědu a nemusí se zabývat sepisováním podobných náležitostí. Ale již před mým odjezdem, před zahájením grantového projektu jsme podepsali partnerskou dohodu mezi Biologickým centrem a CSIRO, že oni vlastní výsledky práce, intelektuální vlastnictví, ale pokud dojde k jejich komerčnímu využití, tak se dělíme půl napůl.

Z Austrálie domů jste to vzal ještě přes Japonsko.

Zúčastnil jsem se konference, která se hmyzími hormony zabývá od padesátých let. Tohle byl desátý ročník. Bylo příjemné tam náš objev oznámit. V zahraničí se nám ostatně dostalo docela velké pozornosti. Publikace, přednášky… Však i já sám si z toho, co jsem ve vědě udělal, důkazu receptoru vážím nejvíce. Tady můžeme opravdu říct, že jsme na něco přišli. Ve vědě je důležité, kolik lidí se přidá nebo začne následovat směr, který člověk otevřel. Vědec obvykle za svou kariéru mnoho objevů, které by opravdu stály za řeč, neudělá. Některé jiné naše výsledky taky přesáhly stovku citací, ale já si myslím,
tohle bylo to ONO.

Australská srovnání

Neuvědomuji si, že by tady proběhla kolem vašeho objevu nějaká velká sláva.

Už když jsme v roce 2007 udělali onen průlomový objev genu kódujícího hledaný protein, naivně jsem si myslel, že uděláme radost našim předchůdcům, ale setkali jsme se spíš s nedůvěrou, starší kolega nás doma i po světě pomluvil, že jsme podvodníci. Ale odpověď, proč je tady zájem vlažný, je také tato: Australané vědí, co dělají. Mají stanovené priority a na ty se soustředí. Tlak na publikace je tam také, ale ptají se po meritu věci. Na co kdo přišel. Jaký to má význam, potenciál. U nás jsou důležitá jen čísla, počet publikací, impakt faktor, ale obsah nikoho nezajímá.

U srovnání Česko – Austrálie ještě zůstaňme. Lidé obvykle říkají, že v zahraničí získají zajímavé zkušenosti, vydělají slušné peníze, ale nikdy se nedostanou k vedení týmu. Jak to bylo s vámi?

Byl jsem v úplně jiné situaci, v privilegované pozici. Projekt jsem si sám napsal, přivezl si vlastní peníze z EU. Nikam mě netlačili, nikdo mi nevelel, byli rádi, že se výsledky daří. Každý půlrok proběhla evaluace, toť vše. Ale můj výzkum začlenili do svého programu, to bylo podstatné.

Jak se lišila tahle instituce od Akademie věd?

Organizace CSIRO je jakousi obdobou naší Akademie věd, ale je víc zaměřená na aplikace, pokrývá výzkum v celé Austrálii. Z velké části se vlastním výzkumem živí, mají při sobě spoustu spin off firem, které jejich výzkum rozvíjejí, vedou do klinické nebo zemědělské aplikace. Podstatná část jejich rozpočtu přichází z privátních peněz. A skoro nikdo sám nerozhoduje o tom, co bude dělat, to je věc managementu. Vědci pracují v řízených týmech a dostávají zadání.

To je hodně odlišné od situace našich ústavů…

U nás si každý vědec dělá, co chce, když na to získá peníze. Od domovského ústavu dostane „jen“ plat, tedy jakýsi základ, který si musí z grantů teprve na slušný plat navýšit. To v Austrálii není ani možné, ani nutné. CSIRO své priority finančně zajišťuje. Není tu hlavním cílem publikovat jako na univerzitách, spíš vyřešit problém. A ideálně také výsledky prodat. S takovým výzkumem jsem se setkal poprvé.

A co je na takovém přístupu dobře a co špatně?

V Česku nikdo nediktuje priority, každý si dělá, co chce, pokud si na to sežene peníze. To není jen negativní. Svoboda v bádání je určitě úžasná věc a já jsem granty vždycky měl. Pokud takový systém financování funguje jako selekce nekvalitní vědy, tak to také není špatně. Ale když to vezmu globálně, pro malou zemi, jako jsme my, není ideální, aby si vědci dělali, co je napadne. Mít určité priority v oborech, ze kterých něco kouká, by asi bylo docela užitečné, takhle se peníze na výzkum strašně rozdrobí. Austrálie je velká země, ale obyvatel má jen dvakrát tolik, co my. Oni si ty peníze hlídají, vědí, že nemohou dělat všechno.

Po eliminaci nevýkonných a přežití jen kvalitních týmů tady volá už léta řada vědců, vy jste byl vždy mezi nimi. Pomohl systém „dělej si, co chceš, když si seženeš peníze“? Podařilo se za ta léta?

Někdo už asi odpadl, ale velké změny za těch dvacet let nevidím. Tedy vidím, ale spíš k horšímu. Zanikla Grantová agentura Akademie věd, která fungovala výborně za malé peníze, byla efektivní, poskytovala lidem relativně flexibilní, účelně vynaložitelné peníze. Dnes všechen základní výzkum závisí na Grantové agentuře ČR (GAČR). Sám jsem v ní sedm let seděl, tak snad mohu říct: Pro tu žádoucí selekci by bylo dobře, kdyby soutěž nebyla omezena na jednu částečně fungující agenturu.

Vědeckou obec před časem pobouřil jeden příklad za všechny: Jiří Šponer z CEITEC sice dostal jako první z Čechů grant od Wellcome Trust, ale u naší grantové agentury žádal šestkrát marně (vesmir.cz/2014/06/27/rozhledneme-se-spalenisti/).

Stále tady nefunguje prosté pravidlo, jste dobří, něco jste dokázali, dáme vám peníze. Větší týmy podávají grantů tolik, že jim vždycky nějaký vyjde, ale je fakt, že z financování vědy tady začíná být loterie. A rozhodování o penězích se čím dál víc formalizuje, byrokratizuje. Kvalita se posuzuje jen číselně.

Narážíte na nešťastný „kafemlejnek“.

Ve snaze vytříbit a očistit vědecké pole se najelo na kafemlejnek, sčítání publikací, citací, impakt faktorů, a každý ho máme v hlavě. Čísla, čísla. Vůbec nehraje roli, jaký má kdo zahraniční ohlas, co jeho výzkum přinesl, jakou má perspektivu. Aby tohle mohli hodnotitelé v grantovce posoudit, museli by si ty články přečíst a něco o tom vědět.

Vy máte jistě možnost znovu z české mašinérie uniknout. Chtěl byste se do Austrálie vrátit?

Tu možnost mám, minimálně na pět let. Australani mají zájem pokračovat v tom, co jsme začali. CSIRO poskytuje pětileté granty, takzvané science leaders. Vědecký pracovník dostane institucionální financování na výzkum, k tomu peníze pro sebe a na další čtyři lidi. To je hodně lákavé.

Kdysi, když jste působil v Japonsku, líčil jste, že vědec běžně dělá i v sobotu a začínající vědec i v neděli. Musel jste v Austrálii také tak intenzivně pracovat?

Vůbec ne, v Austrálii by se takhle nikdo nepřepínal. Tam si umějí užívat. Však mají krásné moře, jezdí surfovat, hodně sportují… Austrálie pro mne byla jako dovolená. Mají skvělé pracovní podmínky, příjemný život, plavecký bazén přímo u ústavu, papoušky za okny kanceláře, nejlepší jídlo a kafe na světě. Tolik jsem tam nedřel, a přesto jsem, myslím, odvedl slušnou práci, a ještě mi za tu dobu vyšlo pět článků, protože po mně pořád někdo nechtěl výkazy a já měl na vědu čas.

Prof. RNDr. Marek Jindr a, CSc., (* 1965) vystudoval Přírodovědeckou fakultu UK v Praze, od r. 1999 vede laboratoř molekulární a vývojové genetiky v Entomologickém ústavu AV ČR v Českých Budějovicích a působí na katedře molekulární biologie Přírodovědecké fakulty JU.

Celkem osm let pracoval v zahraničí – v letech 1993–1996 se zabýval steroidní regulací u hmyzu na Washingtonově univerzitě v Seattlu, v letech 1996–1999 genetickou analýzou transkripčních faktorů u octomilky (Drosophila melanogaster) v Národním ústavu genetiky v Japonsku a naposledy v letech 2012–2014 v instituci CSIRO v australském Sydney zkoumal receptor pro juvenilní hormon hmyzu.

Soubory

článek ve formátu pdf: 201409_478-481.pdf (290 kB)

Diskuse

Žádné příspěvky