Už šesť rokov pôsobí vo Viedni, kde odhaľuje tajomstvá ľudskej DNA. Filip Nemčko, člen tohtoročného rebríčka mladých talentov Forbes 30 pod 30, pracuje vo Viedenskom Biocentre, kde sa podieľa na inovatívnom výskume génov. Tento talentovaný vedec svojou inováciou a zanietením mení budúcnosť molekulárnej biológie.
Filip Nemčko, nominovaný v kategórii Veda a vzdelávanie, nedávno úspešne obhájil svoju doktorandskú prácu. Filip je zároveň hlavným autorom štúdie popisujúcej revolučnú metódu, ktorá umožňuje rýchle a jednoduché určovanie funkcie ľudských génov. Na štúdii sa podieľali celkovo štyri tímy vedcov.
Ako vysvetľuje, vďaka tejto inovatívnej metóde sa v blízkej budúcnosti výrazne urýchli proces popisovania a pochopenia funkcií génov, zodpovedných za chod všetkých biologických procesov, ktorých mutácie môžu viesť k rôznym chorobám, vrátane rakoviny.
DNA ho fascinovala odmalička
Filipa to k biológii ťahalo od detstva. Keď mal sedem rokov, od starej mamy dostal ako darček na Vianoce encyklopédiu, v ktorej ho zaujala časť venovaná ľudskej DNA.
Rebríček 30 pod 30 je plný inšpirácie. Foto: Pasha Borsai
„Písalo sa tam niečo v štýle, že gény sú návodom na to, ako vyzeráme a fungujeme, že sú zapísané v molekule DNA. Vtedy som si povedal: ,Wow!’ Veľmi ma to fascinovalo, aj keď som nedokázal pochopiť, čo to vlastne znamená. Už vtedy som však vedel, že chcem študovať DNA,“ hovorí Filip.
Naša metóda identifikovala mnoho nových génov, o ktorých sme nevedeli, že kontrolujú aktivitu iných génov. Niektoré z nich sú dokonca esenciálne – používané v každej bunke nášho tela.
FILIP NEMČKO, MOLEKULÁRNY BIOLÓG
Rodák zo Slavošoviec v rožňavskom okrese už počas strednej školy reprezentoval Slovensko na dvoch medzinárodných biologických olympiádach v Singapure a Švajčiarsku, kde získal bronzovú medailu. Neskôr absolvoval štúdium na Karlovej Univerzite, kde bol členom prvého českého tímu, ktorý získal druhé miesto na medzinárodnej súťaži v syntetickej biológii iGEM.
Počas vysokoškolského štúdia bol súčasťou vedeckých tímov v Českej republike, USA a v Rakúsku. Za svoje výsledky získal cenu dekana za najlepšiu diplomovú prácu. V priebehu doktorandského štúdia na Viedenskej univerzite bol držiteľom prestížneho medzinárodného grantu od Boehringer Ingelhaim Fonds.
Pracujete v Inštitúte molekulárnej patológie viedenského biocentra ako nezávislý vedec. Čomu presne sa venujete?
Filip Nemčko v laboratóriu vo Viedenskom Biocentre. Foto: archív F. Nemčka
Zaoberám sa dvoma zaujímavými oblasťami výskumu génov. Prvou je štúdium mechanizmov, akými sa spúšťajú gény a ako je tento proces regulovaný. Druhou oblasťou je popisovanie funkcií našich génov. Nedávno sme spoločne s kolegami vyvinuli novú metódu, ktorá nám pomáha lepšie pochopiť, akú úlohu zohrávajú jednotlivé gény. Práve ju začíname aplikovať na riešenie konkrétnych biologických problémov.
Vždy ma fascinovala syntetická biológia a myšlienka posúvania hraníc toho, čo dokáže biológia. Zjednodušene povedané, ide o snahu vytvoriť také riešenia alebo funkcie, ktoré sa v prírode nevyskytujú.
FILIP NEMČKO, MOLEKULÁRNY BIOLÓG
Akých?
Našu metódu sme už využili na identifikáciu génov, ktoré majú kľúčový vplyv na to, kedy sú iné gény aktívne a kedy nie (niečo ako zapínače a vypínače). V súčasnosti spolupracujeme s ďalšími vedeckými tímami, ktoré našu metódu využívajú na riešenie vlastných biologických otázok.
Je fascinujúce objavovať tajomstvá a zisťovať, ako fungujú naše bunky, pretože ešte stále sme ďaleko od úplného pochopenia úlohy našich génov. Ľudská DNA obsahuje približne 20-tisíc génov, no stále netušíme funkciu asi jednej pätiny z nich, teda až 20 percent – a aj pre mnohé iné gény, o ktorých tušíme, čo robia, je ich súčasná anotácia nedostatočná.
Veda doteraz neprišla na to, na čo slúži až taká veľká časť génov?
Presne tak. Funkcie týchto génov zostávajú záhadou. Ešte zaujímavejšie je to, že asi 1 500 génov je esenciálnych, teda nevyhnutných, pre základné fungovanie našich buniek. Aj keď by sme predpokladali, že o takto dôležitých génoch už máme veľa informácií, skutočnosť je taká, že aj funkcia mnohých z týchto esenciálnych génov zostáva záhadou – jediné, čo vieme, je, že bez nich žiadna bunka neprežije.
Manažérsky gén
Sú vedci aspoň na stope zistiť, na čo slúžia?
Dúfame, že práve vďaka našej metóde sa tento výskum urýchli. Ako som už spomínal, zatiaľ sme ju použili na identifikáciu génov, ktoré spúšťajú alebo vypínajú iné gény. Mohli by ste si to predstaviť ako „manažérov“, ktorí rozhodujú, ktoré gény budú v konkrétnej situácii využívané a ktoré nie. Naša metóda identifikovala mnoho nových génov, o ktorých sme nevedeli, že kontrolujú aktivitu iných génov.
Niektoré z nich sú dokonca esenciálne – používané v každej bunke nášho tela. Práve tieto esenciálne riadiace gény považujem za mimoriadne zaujímavé. V súčasnosti sa intenzívne zameriavam na jeden konkrétny gén, ktorý sme objavili, pretože jeho úloha nás prekvapila.
O čo ide?
Väčšina riadiacich génov zvyčajne kontroluje aktivitu len malého počtu ďalších génov. V mojej analógii s manažérmi by išlo väčšinou o vedúcich malých tímov. Gén, na ktorý sme pri našom výskume narazili, pôsobí však skôr ako CEO. Hovoríme o „master regulator“ géne, ktorý riadi aktivitu tisícok ďalších génov, a to predovšetkým tých zodpovedných za základné fungovanie buniek.
Čakali ste, že niečo také objavíte?
Vôbec nie. Na základe doterajších poznatkov sme predpokladali, že už poznáme všetky hlavné komponenty regulácie aktivácie génov, až na špecifické regulátory malých skupín génov. Navyše, aktuálne vedecké modely nerátajú s prítomnosťou nového „master regulátora“. Náš výskum však odhalil nový gén riadiaci tisícky ďalších génov, o ktorom sme doteraz nevedeli.
Čo dokáže syntetická biológia
Nedávno ste svoju metódu prezentovali na konferencii v New Yorku. Do akej miery na výskume spolupracujete alebo ho konzultujete s inými vedcami na svete?
Konferencie sú ideálnym miestom na diskusiu o výsledkoch a šialených nápadoch s poprednými expertami v odbore. Táto špecifická konferencia sa koná každé dva roky a je priamo zameraná na moju oblasť výskumu. Zúčastnil som sa posledných troch ročníkov a vždy som získal veľmi pozitívnu spätnú väzbu. O našej novej metóde som už diskutoval so všetkými relevantnými vedeckými tímami – prijali ju vcelku pozitívne.
Okrem toho spolupracujeme s niekoľkými kolegami po celom svete. Osobne však dávam prednosť lokálnej spolupráci vo Viedni, kde môžem s miestnymi expertami diskutovať aj niekoľkokrát denne. Momentálne sa napríklad snažíme určiť štruktúru produktu spomínaného „master regulátora“. Naša skupina však nemá potrebnú expertízu, a preto spolupracujeme so štruktúrnymi biológmi vo Viedni, ktorí nám v tomto ohľade pomáhajú.
Pozrite si rebríček Forbes 30 pod 30 2024. Foto: Pasha Borsai
Máte v rámci výskumu oblasť, ktorá vás fascinuje najviac?
Vždy ma fascinovala syntetická biológia a myšlienka posúvania hraníc toho, čo dokáže biológia. Zjednodušene povedané, ide o snahu vytvoriť také riešenia alebo funkcie, ktoré sa v prírode nevyskytujú. Napríklad vytvoriť nové produkty či dokonca formy života s vopred stanovenými vlastnosťami. Práve tento nový pohľad na biologické problémy ma láka.
Môže nám to pomôcť vyriešiť nejaké konkrétne problémy ľudstva?
Samozrejme, syntetická biológia ponúka potenciál riešiť mnohé problémy v oblasti medicíny, poľnohospodárstva či priemyslu. Napríklad v súvislosti s klimatickými zmenami, rastliny pri vyšších teplotách menej efektívne fotosyntetizujú, a teda fixujú menej oxidu uhličitého zo vzduchu, čím produkujú menej kyslíka a biomasy.
Syntetickí biológovia už dnes optimalizujú fotosyntetické dráhy rastlín, aby dokázali efektívne fungovať aj v teplejšom prostredí. To by mohlo pomôcť zmierniť dopady zmeny klímy a zaistiť potravinovú bezpečnosť. Iným príkladom môžu byť mikroorganizmy špeciálne navrhnuté na rozklad plastov alebo výrobu určitých materiálov či liečiv, ktoré sú v súčasnosti produkované zložitými chemickými reakciami.
Wet Lab a Dry Lab
Vo fyzike existujú teoretickí a experimentálni fyzici. Je podobné rozdelenie aj v biológii?
Nie úplne, ale máme čosi podobné. V biológii sa rozlišuje medzi takzvaným „wet lab“ a „dry lab“. Dry lab zahŕňa vedcov, ktorí používajú počítačové modelovanie a analýzu dát, sú to bioinformatici alebo „computational biologists“.
Títo odborníci pracujú s dátami, ktoré produkujú vedci v rámci „wet lab“. Wet lab sú vedci, ktorí priamo vykonávajú biologické experimenty v laboratóriu.
A vy ste „wet lab“ alebo „dry lab“?
Začínal som ako „wet lab“. Vždy som však túžil po väčšej nezávislosti a schopnosti analyzovať moje vlastné experimenty. Vďaka pandémii som mal viac času a naučil som sa programovať, takže v súčasnosti robím oboje. Zároveň už niekoľko rokov úzko spolupracujem s asistentkou, ktorá vykonáva veľa experimentov sama, vďaka čomu sa môžem viac sústrediť na dizajn experimentov a analýzu dát.
