Nádej pre ľudstvo pod ľadom. Cestu k novým antibiotikám hľadá vedkyňa v Antarktíde

Za posledných 30 rokov nebola na trh uvedená žiadna nová skupina antibiotík. Baktérie sú čím ďalej odolnejšie a súčasné lieky prestávajú pomaly, ale určite fungovať. Riešením môže byť aj objav vedkyne Stanislavy Bezdíček Královej, ktorá odišla na Antarktídu a doviezla cenné baktérie produkujúce špeciálne látky, ktoré pôsobia proti odolným baktériám, hubám alebo vírusom. Prebiehajúce testy sú viac než sľubné.

Keď sa v poslednom ročníku strednej školy rozhodovala, kam nasmeruje svoje kroky ďalej, bola v hre okrem iného paleontológia, veterinárna či humánna medicína. Na chvíľu zvíťazila virológia. Až po nástupe na bakalárske štúdium na Prírodovedeckej fakulte Masarykovej univerzity zistila, že nie vírusy, ale baktérie sú tá skutočná srdcovka. Pri nich to aj zostalo.

Už počas nadväzujúceho doktorandského štúdia skúmala nové mikroorganizmy z Antarktídy, spočiatku získavané od bádateľov, ktorí tam podnikali cesty. V roku 2019 sa do mrazivých končín, konkrétne na ostrov Jamesa Rossa, vybrala sama.

Trojmesačná expedícia za polárny kruh priniesla prelomové informácie. „V tejto chvíli geneticky upravujeme zvolené kmene baktérií, aby začali vo väčšej miere produkovať látky, ktoré sú zásadné pre ďalšie kroky výskumu,“ vysvetľuje Králová.

Foto: archív Stanislavy Bezdíček Královej

Aktuálne vedkyňa pôsobí na Viedenskej univerzite, konkrétne v Centre pre mikrobiológiu a vedu o environmentálnych systémoch. Vďaka európskemu grantu Marie Sklodowska-Curie Actions (MSCA) môže vo svojom výskume pokračovať.

Pripravuje patent

Tento prestížny grant jej pokryl dvojročný výskum v hodnote zhruba päť miliónov českých korún (asi 200-tisíc eur). Na základe skvelého hodnotenia od MSCA získala aj ďalší ročný grant priamo od Viedenskej univerzity v hodnote 2,5 milióna korún.

Momentálne vedkyňa Králová a jej tím pozostávajúci z troch študentov a jedného technického pracovníka pripravuje žiadosť o patent dvoch najviac úspešných molekúl. Bolo by veľmi predčasné hovoriť o tom, že tu budeme mať do pár rokov nové super účinné antibiotikum. Pozitívne vyhliadky však máme a to je zásadné.

V spoločnosti aktuálne kolujú obavy z toho, že súčasné antibiotiká budú v blízkej budúcnosti odolné voči bakteriálnym ochoreniam, a my tak budeme ako v čase pred objavením penicilínu. Je táto situácia primárne spôsobená nadužívaním antibiotík?

Masívne nadužívanie antibiotík je len jedna časť problému. Zaujímavé je, že v niektorých krajinách ľudia relatívne bežne užívajú veterinárne antibiotiká, ku ktorým majú voľnejší prístup. Samostatnou kapitolou sú potom, bohužiaľ, nízkopríjmové a rozvojové krajiny, kde neexistuje prakticky žiadna regulácia týchto liečiv. Ide teda o komplexný problém, ktorý by sa mal ideálne riešiť na viacerých úrovniach.

Výsledky z Antarktídy

Bol toto dôvod, prečo ste sa rozhodli zaoberať hľadaním nových možností?

Bol to jeden z dôvodov. Postupne mi však počas doktorandského štúdia došlo, že sa ako vedci venujeme publikovaniu výsledkov nášho bádania bez toho, aby sme premýšľali nad určitou pridanou hodnotou.

Samozrejme, to nie je prípad každého vedca, ale je to situácia, ktorá sa naozaj deje. Ja som sa rozhodla, že týmto smerom nechcem kráčať.

K tomu sa pridala skúsenosť zo stáže v skupine profesora Lilesa v Spojených štátoch, kde sa premýšľa práve nad týmito pridanými hodnotami, teda nad možným posunom výsledkov a zistení zo základného výskumu do praxe.

Čerešničkou na torte boli nakoniec zaujímavé výsledky z Antarktídy s ohľadom na schopnosť tamojších mikróbov produkovať nové bioaktívne chemické látky. A toto všetko do seba jednoducho zapadlo ako puzzle.

Objavovanie nových antibiotík je výzva pre mnoho vedcov, sľubný je napríklad výskum švajčiarskych vedcov z Roche. Váš prístup k celej problematike hľadania mikroorganizmov vhodných na prípadný vývoj antibiotických liekov je však iný. V čom konkrétne?

Určite je pravdou, že sa týmto smerom pozerá viacero skupín. Obvykle každá študuje nejaký iný typ mikroorganizmov alebo prostredia. Všetci máme spoločný jeden problém, a to presvedčiť mikroorganizmy, aby antimikrobiálne látky produkovali aj v laboratórnych podmienkach.

Môj výskum bol od začiatku postavený tak, aby sme vytvorili podmienky podobné ako v mieste pôvodu týchto mikroorganizmov, teda v Antarktíde. To sme docielili nielen tvorbou chemických podmienok, ale aj tvorbou mini komunít, v ktorých sme nechali v našom prípade baktérie, aby spolu komunikovali, súťažili alebo spolupracovali.

Celá hypotéza stojí na tom, že sme ich trošku „oklamali“, čo viedlo k tomu, že vyprodukovali účinné látky aj v laboratóriu.

Kilometre v mraze

Na Antarktídu ste sa vybrali v roku 2019, ešte počas doktorandského štúdia. V čom pre vás bola zásadne iná práca v teréne oproti laboratóriu? Priblížite, ako sa také vzorky získavajú a uchovávajú?

Dni v teréne sú relatívne dlhé a človek nachodí kilometre v neľahkom teréne. To je ešte navyše sprevádzané celodenným mrazom a pomerne silným vetrom.

Po takom vyčerpávajúcom love vzoriek začína buď ich uschovanie v teplote, pri ktorej sú vzorky dopravené až do Česka a následne okamžite spracované, alebo druhým variantom je, najmä ak je expedícia dlhšia, okamžité spracovanie vzoriek v terénnom laboratóriu v stanici.

V tom prípade si vedec nedonesie skúmavky s odobraným materiálom, ale priamo vyizolované baktérie v mini skúmavkách s kultivačným médiom, ktoré ich udrží pri živote počas transportu. Súčasťou spracovania na univerzite je tiež dlhodobé uchovanie týchto baktérií, umožňujúce ich dlhodobé skúmanie.

Spracovávali ste vzorky priamo na polárnej stanici? Boli ste odvtedy na Antarktíde alebo prípadne plánujete opäť expedíciu?

Na expedícii v roku 2019 som zvolila oba varianty a naozaj som časť vzoriek spracovala priamo na Mendelovej polárnej stanici. Musím povedať, že práve táto časť je momentálne akýmsi základným kameňom môjho výskumu, aj keď, samozrejme, sa táto zbierka pôdnych baktérií postupne rozrastá.

Na Antarktíde som od tej doby síce nebola, čo bolo najskôr dané nemožnosťou pokračovať v tomto výskume na pôvodnom pracovisku, a následne získaním kompetitívneho grantu a presunom na Viedenskú univerzitu, kde v takom nabitom programe odchod na dlhšiu dobu jednoducho nebol možný.

Musím však povedať, že úzka spolupráca s kolegami z Českého antarktického programu na Masarykovej univerzite fungovala aj počas tejto doby bez chybičky a vzorky mi vždy zaistili.

Momentálne plánujem ďalšiu expedíciu. Už mám aj detailne premyslené, čo všetko by som potrebovala v teréne stihnúť. Ako vždy vo vede, aj tento plán je podmienený získaním finančných zdrojov v grantových súťažiach, takže uvidíme, ako to nakoniec dopadne.

Vyrastala na Slovensku

Pôvodne ste na Antarktídu ísť ani nechceli. Potom vám však údajne prirástla k srdcu, čím to je?

Na vysvetlenie musím povedať, že som vyrastala na severe Slovenska, kde sme si užili snehu a šialeného mrazu dosť. Celý svoj dospelý život hovorím, že som začala etapu rozmŕzania, do ktorej mi Antarktída príliš nesedela. Nakoniec som si však povedala, že nebudem zbabelec a pôjdem si ten terén „ohmatať“ naživo.

Predsa len takú príležitosť vedec nemusí dostať dvakrát za život. Po úvodných rozpakoch, rozumejte chladovom šoku, som zostala doslova očarovaná prirodzenou krásou a neuveriteľným tichom, ktorým táto krajina oplýva. Už asi nezostáva mnoho miest na svete, kde by ste sa mohli odpojiť od reality a existovať v surovej prírode, takmer bez ľudského vplyvu. A to je magické.

Vraj ste tiež museli na chvíľu bádanie prerušiť, prečo?

Po doktoráte som sa, samozrejme, snažila pokračovať vo výskume, ale jednoducho nebol prioritou môjho pôvodného pracoviska. To bolo na jednej strane smutné zistenie, no na druhej strane to viedlo k rýchlej akcii a jednoducho som začala oslovovať zahraničné univerzity – a práve s Viedenskou univerzitou sme našli perfektný prienik a ponúknuté podmienky sa nedali odmietnuť.

S polárnym výskumom pokračujete na univerzite vo Viedni. Koľko ľudí je do výskumu zapojených?

Výskum tu beží už tretí rok a skupina zapojených ľudí sa dosť závratným tempom rozrastá, a to podľa náročnosti analýz. Priamo moju skupinu tvoria traja študenti a technik, a k tomu koordinujem práce na ďalších troch oddeleniach.

Celkovo je takto zapojených ďalších šesť seniorných vedcov, ktorí poskytujú mentoring, expertízu alebo nám poskytujú vybavenie, ktoré nemáme k dispozícii.

Práca v Antarktíde

Máme rok 2024. Aktuálne ste vo fáze, keď sa čaká na patent dvoch molekúl. Čo si pod tým môžeme predstaviť? Aké ťažké je získať patent? Aké fázy práce na výskume na vás momentálne čakajú?

Aktuálne sme stále vo fáze príprav a charakterizácie daných látok. Takúto žiadosť o patent si môžeme v jednoduchosti predstaviť ako podrobný opis danej látky, jej zisku, účinkov, ale aj možností použitia. V našom prípade je teda zásadné mať popis dotiahnutý do najmenších detailov, aby patent využitie danej látky skutočne pokryl.

Pre nás to momentálne znamená široké a presné testovanie aktivít, na ktorom sa budú podieľať kolegovia z viacerých univerzít. Pre predstavu nejde len o testovanie antibiotického charakteru, ale aj antifungálnych a antivirálnych účinkov, protizápalových účinkov alebo efektivity vo vzťahu k niektorým metabolickým pochodom v ľudskom tele.

Priblížite nám, akým spôsobom prebieha práca a bádanie v špecifických podmienkach polárneho kruhu? Ako je vôbec možné, že práve toto miesto je také bohaté na veľké množstvo mikroorganizmov?

Mikroorganizmy sú najodolnejšie formy života na zemi, takže sa veľmi často nachádzajú práve v takých nehostinných podmienkach, aké panujú napríklad v polárnych oblastiach. Na druhej strane je prekvapujúce, aké spektrum týchto mikroorganizmov sa tam dá nájsť a ako skvele sú adaptované, aby nielen prežívali, ale vlastne tomuto prostrediu kraľovali.

Pre predstavu – niektoré baktérie si produkujú proteíny a látky, ktoré ich chránia pred zmrznutím. Niektoré z nich produkujú pigmenty, ktoré ich chránia pred veľkými dávkami UV žiarenia, ktoré má extrémne škodlivé účinky na všetky formy života. A iné, podstatné pre môj výskum, produkujú antimikrobiálne látky, aby sa zbavili konkurencie.

Nájsť tieto mikroorganizmy vlastne nie je ťažké, človek si na Antarktíde môže vybrať, či bude vzorkovať pôdu, sedimenty, vodné zdroje alebo napríklad ľadovce. Vzorkovanie znamená, že nájdeme ideálne miesto a ideálne sterilne, teda v rukaviciach, odoberieme vzorku do sterilnej skúmavky.

Problém, ktorý nastáva po transporte do laboratória, je, ako tieto mikroorganizmy prinútiť rast v laboratórnych podmienkach, ktoré jednoducho nie sú Antarktída. A tu nastupuje tá ťažšia časť, spracovať vzorky tak, aby mikroorganizmy zažili čo najmenší šok pri zmene prostredia. Vlastne sa jedná o akúsi „domestifikáciu“, keď sa snažíme nájsť kompromis medzi tým, čo mikróby chcú a tým, čo im dokážeme ponúknuť.

Dlhá cesta

Dve „úspešné“ molekuly už máte. Aké kroky musíte ako vedkyňa ďalej podstúpiť, aby ste došli až do bodu, keď budete môcť testovať a dôjsť k prípadnému vyvíjaniu nového antibiotického lieku?

Vidím to ešte ako dlhú cestu. V prvom rade potrebujeme produkovať tieto molekuly vo väčšom množstve, čo je aktuálne náš najpálčivejší problém. Akonáhle budeme mať dostatočné kvantum jednotlivých látok, rozbehneme koliesko podrobného a širokého testovania ďalších možných bioaktivít. Cieľom je presne určiť, na čo dané látky pôsobia, v akých koncentráciách a akým mechanizmom.

Je to značne kolaboratívna akcia, na konci ktorej bude jasné, či sa bavíme o možných kandidátoch na liečivá alebo nie. Aj keď si myslím, že je to ešte dlhá cesta, v prípade potvrdenia vhodných vlastností týchto látok začneme rozhodne uvažovať o zapojení farmaceutického priemyslu, pretože ďalšie kroky siahajú ďaleko za akademické možnosti.

Optimistickou optikou – môžeme teda do budúcna vyzerať nové antibiotické nádeje, alebo je na takú prognózu ešte príliš skoro? Čo „všetko“ môže prípdne prevratný objav zhatiť?

Veľmi rada by som povedala, že áno, ale musím byť realista. Keď sa pozrieme na množstvo nových antimikrobiálnych kandidátov vstupujúcich do klinických testov a ktorí nimi reálne prejdú až do víťazného konca, zistíme, že nepomer je obrovský. Nie nadarmo sa tomuto postupu hovorí „deravé potrubie“.

Dôvodov, prečo do cieľa nedôjde veľké množstvo látok, je mnoho. Môže to byť napríklad toxicita voči našim vlastným bunkám alebo aj neúčinnosť v ľudskom tele. Predikovať, aké šťastie budú mať práve naše antarktické látky, je v tomto bode nemožné. Táto neistota je vlastne dosť nepríjemná, ale rozhodne to nie je dôvod, ktorý by vedcov venujúcich sa tejto problematike zastavil.

Článok vyšiel na Forbes.cz. Autorkou je Nel Foberová.

Vyhľadávanie…

Nenašli sa žiadne výsledky, skúste použiť iné kľúčové slovo!

Alebo skúste preskúmať témy

1/2025 – Kapitalista