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

Jindřich Chmelař

Klíšťata jsou fascinující tvorové

| seriál: Jsem z Jihočeské univerzity |
Publikováno: Vesmír 95, 32, 2016/1

Klíšťata jsou nebezpeční paraziti. Biologové se však do nich můžou i zamilovat. Schopnosti těchto tvorů jsou totiž opravdu zcela mimořádné a jejich hlubší poznání může přinést nečekané ovoce – třeba i léky na alergie či proti nádorům. Jedním z vědců, kteří se zabývají účinky klíštěcích slin, je i Jindřich Chmelař z Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích.

Co všechno umějí sliny, které klíště vypouští během sání do rány? Je toho hodně: sliny (tedy stovky molekul bioaktivních látek v nich obsažených) brání srážení krve, potlačují bolest i obranou reakci organismu hostitele. To klíštěti umožní dostatečně nenápadně a dlouho sát (takzvaná tvrdá klíšťata včetně našeho nejběžnějšího klíštěte obecného – Ixodes ricinus – potřebují sát až deset dní). Naprosto neobyčejných vlastností a účinků klíštěcích slin však využívají další nezvaní hosté: se slinami se „svezou“ do organismu hostitele i bakterie, viry a další patogeny. Účinné látky z klíštěcích slin jim navíc zaručují, že to půjde snadno a rychle, že se bryskně pomnoží a lépe proniknou do vnitřních orgánů hostitele.

Klíště, práce všeho druhu

Není divu, že se klíště – přenašeč vážných chorob, jako je lymská borelióza a klíšťová encefalitida – ocitlo ve středu zájmu mnoha vědeckých týmů na světě. Patří mezi ně i tým profesora Jana Kopeckého na katedře medicínské biologie Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích, který se se svými kolegy zabývá výzkumem klíšťat déle než dvacet let. Zkoumali zde například vliv klíštěcích slin na imunitu hostitele, studovali klíštěcími slinami aktivovaný přenos patogenů a zabývali se i přípravou vakcíny, která by vyvolávala imunitní odpověď proti antigenům klíštěcích slin, a tudíž by mohla blokovat přenos patogenů klíšťaty. Zatím se však nikomu látku, která by zastavila klíště i borelii, nepodařilo najít. Součástí skupiny profesora Kopeckého se během studií přírodovědy stal v roce 2003 i Jindřich Chmelař.

Zrovna v té době v souvislosti s rozvojem sekvenačních metod byl publikován také první transkriptom (soubor všech mRNA) ze slinných žláz klíštěte Ixodes scapularis (americký bratranec našeho klíštěte obecného) a vyšlo několik větších prací, které funkčně charakterizovaly jednotlivé proteiny obsažené v klíštěcích slinách.

V klíštěcím výzkumu se rovněž začal uplatňovat přístup reverzní genetiky, který spočívá v přípravě rekombinantních proteinů a jejich testování. V té době se díky transkriptomickým pracím ukázalo, jak komplikovaná a bohatá směs molekul se ve slinných žlázách tvoří. Jednotlivé bílkoviny obsažené ve slinách nemají jen jednu úlohu, ale jsou „devatera řemesel“ (například zároveň inhibují hemostázu, a tak působí proti srážlivosti krve, potlačují produkci některých cytokinů a chemokinů, a tím přispívají k potlačení zánětu a blokují proliferaci pomocných T lymfocytů, čímž vyvolávají imunosupresi atd.). Kromě toho jsou proteiny klíštěcích slin často redundantní, tedy dublují se ve svých funkcích, na jednom procesu ve shodě pracuje vícero odlišných proteinů.

Díky již zmíněné transkriptomice tedy našli vědci v klíšťatech proteinové rodiny, které čítají až stovky členů. V dnešní době jsou již mnohé známy a také se ví, že největší rodiny u klíšťat tvoří inhibitory proteáz, které díky své schopnosti štěpit bílkoviny mohou ovlivňovat nespočet fyziologických procesů. Na inhibitory serinových proteáz – serpinů –, které se uplatňují významně například při regulačních procesech během zánětu nebo hemostáze, se zaměřil i Jindřich Chmelař. „Serpiny mne od začátku fascinovaly,“ vzpomíná.

V roce 2005 obhájil magisterskou práci, ve které pomocí screeningu cDNA knihoven identifikoval několik serpinů a jeden z nich připravil v bakteriálním systému a otestoval. (cDNA vzniká přepsáním mRNA reverzní transkripcí. Když se každá vzniklá individuální cDNA zabalí do virionu bakteriofágu, vznikne cDNA knihovna, z níž je možné získat celou kódující sekvenci DNA, která se použije k přípravě plazmidu a expresi rekombinantního proteinu.)

Fascinující serpiny

Jako doktorand v roce 2006 během dvouměsíční stáže v NIAID/NIH (National Institute of Allergy and Infectional Diseases) připravil čtyři cDNA knihovny z různých stadií klíštěte během sání a zkoumal dynamiku exprese proteinů. Výsledky publikoval v BMC Genomics v roce 2008. V té době již získával v NIAID/NIH i zkušenosti při přípravě rekombinantních proteinů. Podařilo se mu připravit velké množství serpinu IRS-2, jehož biochemickou a biologickou charakterizaci také publikoval (časopis Blood, 2011). Krystalová struktura IRS- 2, kterou získal díky spolupráci s kolegy z ÚOCHB, byla otištěna i na titulní straně vydání.

Postdoktorandský pobyt strávil na Technické univerzitě v Drážďanech. Původně se chtěl věnovat podrobnějšímu studiu vlivu klíštěcích proteinů na imunitní systém hostitele hlavně na myších modelech akutního zánětu, nakonec své bádání rozšířil i o studium chronického zánětu na modelu obezity vyvolaného vysokotučnou dietou.

Zkušenosti nabyté v Drážďanech – práce s myšími modely – si přinesl i zpátky do Českých Budějovic. „Nyní se tyto modely snažím zaběhnout ve své laboratoři za pomoci studentů tak, abychom měli portfolio in vitro a in vivo metod, kterými budeme schopni testovat potenciální protizánětlivé a imunomodulační proteiny nebo i jiné molekuly, nejen z klíštěcích slin,“ vysvětluje Chmelař.

„Čím víc člověk imunologii studuje, tím více mezer v poznání vidí. Stále existuje spousta kontroverzí, rozporuplných prací, chybějí poznatky i jejich syntéza, na tomto poli je ještě spousta práce.“

Jindřicha Chmelaře teď zajímá především využití farmakologického potenciálu jednotlivých složek klíštěcích slin – v humánní i veterinární medicíně. Chce proto zavést nové metody, vytvořit modely vhodné k výzkumu nejen klíštěcích proteinů, ale obecně zánětu – první, nejsilnější imunitní reakce, kterou spustí kousnutí klíštěte a kontakt s proteiny slin, ale kterou tyto proteiny zároveň i potlačí, a další složky imunitní odpovědi organismu.

Své metody a postupy chce nabídnout i navenek: „Pokud někdo objeví zajímavou látku, třeba v sinicích, kdekoli, která může být potenciálně účinná proti zánětu, my budeme schopni takovou látku vyzkoušet na našich myších modelech.“

K poznání zánětu a léčbě alergií

V imunologii, která si Jindřicha Chmelaře definitivně získala, toho zbývá ještě mnoho k prozkoumání. A zároveň je to zásadní obor pro výzkum léčení lidských chorob, který má obrovskou perspektivu. Imunoterapie může být cestou, jak léčit nemoci, se kterými si dosavadní medicína neví rady – od nádorů po autoimunitních onemocnění.

A samozřejmě pokračuje ve výzkumu serpinů. „Vyskytují se ve všech organismech, od sinic po člověka, ten má 36 různých serpinů. Dnes už jsou identifikovány tisíce molekul, mnohé jsou velmi zajímavé z fyziologického hlediska. Je například dlouho známo, že mutace v serpinech (například v alfa-1-antitrypsinu, který se vyskytuje v krvi ve vysoké koncentraci) způsobují významné genetické choroby zvané serpinopatie. Nás zajímá to, že se serpiny výrazně uplatňují při regulačních procesech během zánětu, zjišťujeme tedy roli klíštěcích serpinů při potlačení imunity hostitele, proti jaké dráze imunitního systému je inhibitor namířen.“

Jindřich Chmelař teď chystá přípravu serpinu – chiméry –, který by měl „tělo“ z lidského, respektive myšího serpinu a reaktivní smyčku z klíštěcího. „Budeme zkoumat, zda má stejné imunomodulační účinky, zda nezvyšuje obranyschopnost a zda může fungovat v léčbě některých autoimunitních chorob.

Hledat využití klíštěcích proteinů a našich konstruktů v medicíně – to mne baví a naplňuje nejvíce,“ říká Chmelař a dodává, že nedávno se podařilo v USA takto vyzkoušet na myším modelu imunomodulační účinky (tedy navozující imunitní odpověď) klíštěcího proteinu Salp15, který usnadňuje přenos borelií. Jiný protein, jeden z klíštěcích inhibitorů cysteinových proteáz – cystatinů –, zase úspěšně fungoval v myším modelu experimentální autoimunitní encefalitidy.

„Není pochyb, že by nám jednou klíště mohlo pomoci i k lékům na alergie či proti nádorům, neboť je zaměřené právě na potlačování imunity – řada autoimunitních nebo neurodegenerativních nemocí spočívá právě v přehnané reakci imunitního systému,“ vysvětluje.

Obávané klíště by tedy jednou mohlo poskytnout lidem lék na choroby, se kterými si v současnosti nevědí příliš rady. A tato představa Jindřicha Chmelaře dosti těší. „Imunologii beru jako poslání. V medicíně se zachraňují životy a imunologie k tomu má blízko.“

Patří ke mně: Sitár

Už od roku 2003 se znám s Roopem Vermou – indickým hráčem a učitelem na sitár, který žije a působí v USA. On sám je přímým žákem maestra Ali Akbar Khana a Raviho Shankara a pokračovatelem tradice či školy severoindické klasické a duchovní hudby (http://www.roopverma.com/themusician.php).

Zpočátku jsem navštěvoval semináře náda jógy, které Roop Verma vedl dvakrát do roka v Bašti (http://www.joga-bast.cz, http://www.roopverma.com/nadayoga.php). Asi před třemi lety vyvstala možnost učit se hře na sitár přímo pod jeho vedením. Je to asi taková příležitost jako učit se fyziku přímo od Feynmana nebo na kytaru od B. B. Kinga. Od té doby se pravidelně těchto workshopů účastním a sitár se pro mě stal důležitou součástí života, i když nemám bohužel možnost na něj cvičit denně.

Nejdřív jsem měl asi rok půjčený nástroj – sitár z šedesátých let s krásným zvukem. Pak jsem si koupil svůj vlastní. Jako nástroj je sitár jedinečný. Tělo je většinou z rostlé tykve, nástroj má sedm hlavních strun a až třináct rezonančních, zahrát čistý tón vyžaduje cvik, a pokud člověk pravidelně necvičí, tak schopnost hrát hodně rychle upadá. Stejně tak je třeba být při hře stoprocentně soustředěný, jinak okamžitě uděláte chybu. Takže vedle hudby beru sitár i jako nástroj k tréninku pozornosti a koncentrace.

Moje žena se mě jednou ptala, jak jde dohromady hra na indický nástroj s tím, že se považuji za vlastence a milovníka české tradice a kultury. Existují věci, které považuji za univerzální, nezávislé na kultuře. Hudba a vliv zvuku a harmonie na člověka k nim patří a sitár byl přímo za tímto účelem vytvořen. Takže jen proto, že jsem vlastenec, ještě neznamená, že začnu hrát na dudy.

Jindřich Chmelař (*1979)

Narodil se v Českém Brodě, ale s rodiči bydlel v Úvalech. Volba studia Jihočeské univerzity nebyla náhodná – na přírodovědu na Karlově univerzitě se nedostal, před Vysokou školou zemědělskou v Praze dal přednost Přírodovědecké fakultě v Českých Budějovicích. A nelituje, nejen proto, že „kolejní život jsem si docela užíval“.

„Byli jsme docela silný a výběrový ročník, tehdy se hlásilo 700 a brali 100 a mnoho mých spolužáků dnes působí na předních univerzitách, a to i v zahraničí, včetně Harvardu.“

Ke klíšťatům přičichl již během bakalářského studia (1997–2001). Diplomová práce měla téma evolučních vztahů mezi klíštěcími bakteriálními endosymbionty a přenášenými patogeny. Práce spočívala v získávání DNA z klíštěcích vaječníků, kde endosymbionti sídlí a odkud se přenáší do dalších generací, a v následné sekvenaci a fylogenetické analýze.

Rodina přišla až s doktorátem, ale magisterskému studiu předcházelo období hledání. Rozhodl se pro civilní službu v Jedličkově ústavu. „Pracoval jsem tam jako asistent, byla to zajímavá zkušenost, během té doby jsem si ujasňoval, co dál. Uvažoval jsem o návratu do Prahy a humanitních studiích, lákala mne psychologie nebo religionistika, ale pochopil jsem, že bych musel nastudovat i spoustu věcí, které mě zas tak nezajímají. Vrátil jsem se k rodící se lásce – imunologii.“

Při přijímacích zkouškách na magistra se dozvěděl, že imunologií se na Přírodovědecké fakultě JU zabývat lze, ale na klíšťatech. Profesor Jan Kopecký tehdy hledal někoho, kdo se vyzná v molekulární biologii a kdo by se věnoval přípravě rekombinantních proteinů. „Religionistiku si můžu studovat sám, mohu si vybrat, co chci číst, a nikdo mě z toho nebude zkoušet,“ rozhodl se definitivně mladý vědec.

Magisterské studium (2003–2005) ukončil na katedře parazitologie s tématem funkční charakteristika serpinu ze slinných žláz klíštěte Ixodes ricinus.

Doktorandské studium absolvoval v letech 2005–2010 na téže katedře v oboru parazitologie. Disertační práce měla téma Transkriptomická a funkční analýza proteinů klíštěcích slin klíštěte Ixodes ricinus.

Mezitím absolvoval dvě stáže v National Institute of Allergy and Infectious Diseases a v National Institute of Health (Rockville, MD, USA), kde získával zkušenosti v přípravě knihoven cDNA a rekombinantních proteinů. Zde se seznámil s Michailem Kotsyfakisem, který později založil výzkumnou skupinu v Parazitologickém ústavu AV ČR a s nímž od té doby úzce spolupracuje. V USA se Jindřichu Chmelařovi podařilo připravit velké množství proteinu serpinu IRS-2, který ho zajímá dodnes. V letech 2011–2014 absolvoval postdoktorandský pobyt na Technické univerzitě v Drážďanech (TU Dresden), kde pracoval s myšími modely akutního i chronického zánětu. Opustil tedy na čas klíštěcí téma, ale o to více pronikl do tajů imunologie. Metody, které se zde naučil, se nyní snaží zaběhnout ve své laboratoři na katedře medicínské biologie Přírodovědecké fakulty JU ČB.

Dnes má Jindřich Chmelař vlastní studenty, vede diplomové práce, spolupracuje s dr. Kotsyfakisem, který se také věnuje studiu klíštěcích proteázových inhibitorů.

A kromě toho je otcem tří dětí. Manželka Radka je osmým rokem na mateřské, ale pomalu se rozhlíží, uvažuje o návratu do práce. „Zase budeme dvoukariérní manželství, až bude o děti postaráno v institucích.“

A v tom málu volného času, který zbývá po práci a péči o rodinu, hraje Jindřich Chmelař na sitár. „Učím se třetím rokem.“

Čtyři otázky z Proustova dotazníku

Jaký titulek byste si rád přečetl na titulní straně novin? — Češi jsou podle průzkumu nejoptimističtější národ na světě.

Kdo vás nudí? — Materialističtí a ateističtí intelektuálové.

Při jaké příležitosti lžete? — Snažím se nelhat. Kdybych musel lhát, tak radši mlčím.

Jakou schopnost byste nejvíce chtěl mít? — Být strážcem svých myšlenek.
záznam všech odpovědí na www.vesmir.cz

Soubory

článek ve formátu pdf: V201601_032-035.pdf (574 kB)

Diskuse

Žádné příspěvky