Luděk Sehnal: Zahraniční zkušenost vnímám jako naprosto nezbytnou. V Austrálii jsem našel vědecké téma na celý život.

V roce 2021 jste žádal o prestižní grant Marie Skłodowska-Curie Action – Postdoctoral Fellowships (MSCA-PF) do skupiny prof. Ziemert v Tübingenu, Německu, kde jste se chtěl zaměřit na „metagenome mining“ antarktických mikrobů, tedy využití genetické informace antarktických organismů pro objev nových specializovaných metabolitů, konkrétně nových antibiotik. To je velmi důležité téma vzhledem k rostoucí odolnosti mikroorganismů, k již používaným antibiotikům. Grant jste získal a momentálně dokončujete práci na něm. Můžete, prosím, shrnout, jak náročné pro vás bylo uspět a co bylo vaší hlavní motivací?

Byl jsem rozhodnutý, že chci jet na zahraniční postdoktorandskou stáž. Grant Marie Curie je výborný zdroj peněz, který otevírá dveře na místa, na která je opravdu těžké se dostat. Každý, kdo uspěje, totiž do vybrané výzkumné skupiny přinese peníze, které pokryjí nejen náklady na váš plat, ale i na samotný výzkum. Takže jste pro laboratoř, kterou jste si vybral mnohem atraktivnější, než když jste běžný absolvent, hlásící se jen na určitou pozici. Z tohoto důvodu jsem o tento grant žádal. Druhým důvodem bylo to, že jsem chtěl pokračovat ve výzkumu, který mě naplňuje a dává mi smysl. Moje disertační práce byla hodně rozsáhlá, zaměřená několika různými směry. Jedním z nich byla snaha o objevování nových zajímavých látek s využitím přístupu „metagenome mining“ a metod syntetické biologie. Těmito metodami se snažím přímo z environmentální genetické informace hledat, které geny a následně proteiny by mohly být zodpovědné za výrobu nových zajímavých látek a tyto látky pak v laboratoři vyrobit. Ukázalo se, že přesně toto je ten směr, kterým bych se chtěl ubírat. V souvislosti s tím mě hodně zajímaly polární oblasti. Už během prvního ročníku mého PhD studia jsem jel na Arktidu a na Antarktidu. Měl jsem také velké štěstí, že jsem uspěl i ve výběrovým řízení dalšího projektu, díky kterému jsem odjel na půl roku do Austrálie. Stipendium do Austrálie mi doslova úplně otevřelo dveře a ukázalo cestu, kterou jsem se mohl propracovat k mému současnému výzkumu. Bez nad sázky, je to pro mě téma na „celý život“.

Patříte mezi úspěšné vědce, kterým se podařilo najít téma, které vám dělá radost, výzkum vás velmi baví a jste do něj „zapálený“. Co Vám pomohlo udržet motivaci v takto náročném oboru? Přispěly k tomu úspěchy, kterých jste průběžně dosahoval?

To, co mě opravdu motivuje, a hlavně povzbuzuje do další intenzivní práce je hlavně to, že všechny tyto zmíněné projekty mi umožnily dělat specificky přesně to, co jsem si přál. Úplně zjednodušeně to řeknu tak, že jsem nemusel pracovat na tématu, které mi vymyslel vedoucí nebo někdo jiný. Mohl jsem pracovat na mém vlastním vědeckém záměru, rozvíjet mé myšlenky, mé nápady. Projekty mi umožnily 100 % realizovat výzkum podle mých představ.

Do jaké míry jste jako student aktivně hledal projekty a možnosti, které by vám umožnily pracovat na vlastním vědeckém záměru? Poradil Vám někdo, jaké jsou možnosti, pomohl Vám s administrativou nebo s psaním projektu?

Tendry na Arktidu i Antarktidu jsem dělal sám, s tím mi nikdo nepomáhal, ale doporučil mi je vedoucí mé magisterské práce, pan prof. Barták. Co se týče prestižního Australského stipendia Endeavour Research Fellowship, to mi doporučil Dr. Ondřej Adamovský, juniorní vedoucí skupiny, který na RECETOXu stále působí. Přihlášku jsem kompletně vyplnil podle dostupné dokumentace. S review mé aplikace mi tehdy hodně pomohl prof. Luděk Bláha, projekt mi opřipomínkoval a očividně to zafungovalo. Úspěšnost u tohoto stipendia je 1-2 %, takže to byl pro mě velký úspěch i v porovnání s Marie Curie, kde se úspěšnost pohybuje okolo 14 %.

Myslíte si, že vám jednotlivá stipendia pomohla uspět v dalších aplikacích?

Jednoznačně ano. Je to všechno propojené, každé jednotlivé stipendium vám umožní rozšíření vědeckého tématu. Úspěšné aplikace na Arktidu a Antarktidu určitě dopomohly k získání australského stipendia, a to mi zase pomohlo k získání Marie Curie. Austrálie pro mě byla zlomová ve vědecké kariéře, ukázala mi směr, díky kterému jsem si v hlavě poskládal a ujasnil, kam se chci ubírat. Rozhodl jsem se tam, že se zaměřím na bioinformatiku a molekulární syntetickou biologii, které vedou k zajímavým přírodním produktům (sekundárním metabolitům) nejprve ze sinic, ale teď už je to v podstatě obecně z prokaryotických organismů.

Mají biotechnologické nebo farmaceutické firmy zájem spolupracovat s vědci? Jak náročné je domluvit se na spolupráci, která by vedla k výrobě antibiotik z vámi nalezené antimikrobiální látky?

Rád bych upřesnil, že mým primárním zájmem není farmaceutický nebo biotechnologický potenciál daného metabolitu, ale je to jeho biologická role v daném prostředí. Takže mě zajímá, proč tam ta látka je, co dělá, proč ji vůbec daný organismus vyrábí, co tím chce získat, případně co nebo koho chce tou látkou potlačit. Neméně důležitá je pak i informace o molekulárním mechanismu působení dané látky. Zároveň ale považuji za smysluplné a důležité, že pokud se takováto látka s potenciálním využitím objeví, tak že tento poznatek dokážeme aplikovat. Sehnat spolupráci s firmami je ale velmi náročné, lze to až v případě, kdy máte o nalezené látce maximum informací. Klinické studie a celý proces jsou velmi finančně nákladné a aby po takové látce nějaká firma skočila, musí být přesvědčená, že se jí to vyplatí. Zároveň je to jediná cesta, jak z nových látek vyrobit léčiva.

Pro kariéru úspěšného vědce jste toho musel hodně obětovat. Doslova jste projel svět křížem krážem, abyste si maximálně rozšířil obzory a získal komplexní balíček informací a přístupů, které potřebujete pro váš výzkum. Hledáte vlastně několik let, každý den, jehlu v kupce sena, k tomu si musíte sám zajistit financování, nemáte možnost žít v České republice. Máte představu o tom, kolik z vašich spolužáků se vydalo na podobně složitou cestu?

Spolužáky posoudit nemohu, už během studia jsme se každý profiloval svým směrem, hledali jsme různé cesty, mnoho spolužáků také studium nedokončilo. Na úplně stejnou cestu jako já se nikdo nevydal, nebo o něm nevím. Ale napříč světem je velké množství lidí, kteří jsou silně motivovaní vystupovat ze své komfortní zóny a hodně toho obětovat. Řekl bych, že pro kvalitní vědu je to poměrně obvyklé a také nutné.

Z hlediska osobního to ale vůbec není jednoduché. Moje rodina cestuje se mnou, a hlavně pro ně to je složité. Pro mě je zase výzva všechno skloubit. Bez rodiny bych byl úplně vykořeněný, velmi si vážím toho, že mi poskytuje zázemí, které je opravdu moc důležité. Během Marie Curie grantu, na kterém pracuji v Německu jsem měl možnost jet na měsíc do Ameriky, do laboratoře prof. Williama Gerwicka. Jde o laboratoř, do které jsem si už mnoho let velmi přál jet a rozvinout s nimi spolupráci. Protože se mi konečně naskytlo financování, odjel jsem a byl jsem moc šťastný, že i moje žena a syn jeli se mnou. S nimi jde všechno mnohem snadněji. Když má člověk doma stabilní prostředí, tak to je řekněme, o starost míň. Synovi brzy budou tři roky, začíná pochytávat německá i anglická slovíčka, doma s ním mluvíme česky, protože si moc přejeme vrátit se zpátky do Česka. Myslím si, že angličtina je v dnešní době naprostý základ a měl bych velkou radost, kdyby tím, že žije v zahraničí a je obklopen angličtinou a němčinou něco pochytil. Zároveň ho do ničeho uměle netlačíme, je malinký a přejeme si, aby si zatím užíval krás života.

Uvažujete tedy o návratu zpátky do České republiky. To asi také není úplně snadné.

Je to tak, je to velmi komplikované, ale je to pro mě jediná smysluplná cesta. Budu mířit zase o kousek výš, pod RECETOXem budu žádat o ERC Starting Grant. Na RECETOXu jsem studoval a mám tam spoustu výborných kolegů. Mé výzkumné zaměření tam zatím není, ale překrývá se s různými skupinami, takže je to velmi zajímavé jak pro mě, tak pro kolegy. Byl bych velmi rád, kdybych měl možnost vrátit se díky tomuto grantu zpět do Česka a předat zkušenosti a znalosti, které jsem nasbíral všude po světě. Zároveň bych chtěl podpořit rozvoj excelentní vědy v Česku.

Lidé, kteří pracují v jiném oboru než ve vědě, obvykle nerozumí tomu, proč by vědec měl mít „kočovný život“, proč by měl jet na „postdoca“. Vy jste toto celé kolečko absolvoval, myslíte si zpětně, že je to opravdu nutné?

Je to rozhodně nejefektivnější cesta, jak strojově řečeno, vytvořit excelentního vědce. Zároveň je to asi i jediná cesta, protože v dnešní době, kdo není schopný komunikovat na mezinárodní úrovni, tak v podstatě nemůže vědu na mezinárodní úrovni dělat. Je to z toho důvodu, že spousta vědeckých témat se řeší na konsorciální úrovni. Znamená to, že se vytváří obrovské mezinárodní projekty, na kterých pracuje spousta skupin po celém světě, které mají stejnou vizi a společný cíl. Každý se na dosažení cíle podílí svým dílkem expertízy. Dalším důvodem, proč vědci mají kočovný život je, že člověk prací na různých místech a v různých laboratořích nasbírá velké množství zkušeností, osamostatní se i se stane sebevědomějším v komunikaci v cizím jazyce.

Já jsem měl to štěstí poznat, jak to funguje v pěti různých výzkumných skupinách – v Austrálii, v Německu, v Americe a ve dvou skupinách v České republice. Ve všech se to lišilo, ale přitom to ve všech to fungovalo naprosto skvěle. Tato zkušenost člověka velmi obohatí, vidí různé styly fungování, různé pohledy na danou problematiku, jiný způsob přemýšlení. V České republice jsem pracovní zkušenosti sbíral na RECETOXu a na Ústavu experimentální biologie. I v rámci Česka jsou obrovské rozdíly v tom, jak výzkumné skupiny fungují, napříč světem jsou ty rozdíly diametrální. Zahraniční zkušenost člověka tvaruje, rozšiřuje mu obzory. Jestli někdy dorostu do pozice, kdy bych měl vlastní studenty, měl bych pro ně podmínku na všech úrovních studia minimálně něco krátkodobého absolvovat v zahraničí. Z mého pohledu je zahraniční zkušenost naprostá nutnost, nezávisle na tom, jestli člověk plánuje zůstat ve vědě. Je to velmi obohacující i z lidského hlediska, vnímám to jako nezbytnou věc.

Na základě vašich zkušeností můžete pro své budoucí studenty představovat velký vzor, dokonce pro ně můžete být mentorem. Měl jste i vy to štěstí setkat se s někým, kdo byl pro vás mentorem, poradil vám, nasměroval, nebo jste měl takový tah na branku, že jste nezávisle na okolí všechno zvládl sám?

Tah na branku jsem měl, ale bez mentorů by to nikdy nešlo. Důležitých lidí kolem bylo opravdu hodně, shrnul bych to tak, že každý, s kým jsem měl tu čest spolupracovat byl pro mě důležitý a posouval mě a dále směřoval. Začalo to u prof. Bartáka na Ústavu experimentální biologie, pokračovalo na RECETOXu u doc. Hilscherové. V roce 2016, jsem měl tu čest spolupracovat s prof. Bláhou a velmi mi pomáhal Ondra Adamovský, který mě zasvětil do toho, jak psát projekty. Musím však také zmínit mé zahraniční vedoucí. Naprosto přelomovým bylo pro mě potkat prof. Bretta Neilena a lidi u něho ve skupině v Austrálii. Zde jsem zaznamenal největší intelektuální progres v dosavadní vědecké kariéře. A samozřejmě můj aktuální postdoc u prof. Nadine Ziemert v Německu, kde každý meeting s ní a kolegy v její skupině je velmi poučný a obohacující.

Jak velký vliv má podle vás pro úspěšnou kariéru volba oboru a odhadnutí vlastních sil a schopností?

Volba školy a výběr oboru je naprosto zásadní. Budoucí studenti mají velmi mnoho možností, a tak hraje roli i faktor náhody. Studenti se často dostávají na křižovatku, na které si musí vybrat cestu, aniž by věděli, která je pro ně ta správná. V kariéře hraje velkou roli i štěstí na důležitá rozhodnutí. Až po nějakém čase zjistíte, jestli jste se rozhodl správně. Myslím si, že je důležité se k věcem postavit čelem, a to i když nejdou podle očekávání. Ne všechno dopadlo tak, jak jsem doufal, ale většinou jsem byl za své úsilí odměněný. Kdybych mohl studentům dát radu, bylo by to nikdy se nevzdávat.

Na konci ledna jste se svými kolegy publikoval článek v prestižním časopisu Nature Chemistry. Mohl byste jednoduše vysvětlit, čím jste se zabýval?

Je to velmi specifický článek, protože se jedná o „review“, ve kterém vysvětlujeme přelomový objev v oboru. K jeho psaní mě přizvala prof. Ziemert. Měl jsem tak možnost komentovat jedinečnou kombinaci metod, která vedla k objevu dříve nedetekovatelných látek produkovaných sinicemi. Sinice vyrábí celou škálu zajímavých látek, které jsou kódované v jejich genetické informaci. V review popisujeme studii, ve které vědci hledali dlouhá léta nedetekovatelné finální produkty konkrétního shluku genu (tzv. BGC = biosynthetic gene cluster). Popisovaná přelomová studie byla v podstatě kombinací širokého spektra bioinformatických, chemických a synteticko-biologických metod, ke kterým byla nutná výjimečná expertíza, aby byly vůbec proveditelné. Spojením těchto přístupů opravdu nakonec došlo k objevení finálního produktu.

Jak vědci našli finální produkt?

Celým vodítkem byla nakonec úplně jednoduchá věc, a to zvyšování a snižování obsahu chloru v médiu. Experiment probíhal tak, že vědci použili běžně používanou hladinu chloru v médiu a sníženou hladinu chloru v médiu. Sledovali, jak to ovlivňuje spektrum látek, které byli schopni změřit. Spektra látek potom v podstatě přeložili přes sebe a v médiu s nižší hladinou chloru nalezli skupinu látek, jejichž množství se také snížilo. Zjistili tedy, že chlor má vliv na jejich produkci. V této skupině látek (jejichž množství se snížilo spolu s nižším obsahem chloru) bylo však detekováno několik látek, které neobsahovaly chlor ve struktuře, byly to takzvané produkty kryptické halogenace. Při těchto unikátních reakcích je halogen (v tomto případě chlor) přítomen jen na meziproduktu, kde zajišťuje specifickou reaktivitu, ale finální produkt již halogen neobsahuje. Pro zjednodušení si to lze představit tak, že přeložením spekter objevili, že v médiu se sníženou hladinou chlóru se nachází např. 20 malých molekul obsahujících chlor, ale také 2 molekuly, které chlor nemají, to byl ten finální produkt. Tento přístup ukázal cestu, jak spolehlivě detekovat produkty kryptické halogenace.

Výjimečnost studie tedy spočívá v tom, že byla nalezena metoda, kterou lze „vyrobit“ látky, které doposud nebylo možné detekovat?

Tímto přístupem byla objevena metoda, která je široce aplikovatelná na různé typy výzkumů, protože v tomto případě se využíval chlor, ale v jiném to může být jiný substrát, který je důležitý pro výrobu nějaké molekuly. Můžeme tak odhalit přírodní produkty, které normálními metodami nevidíme, ale kombinací těchto přístupů a kultivačních technik tyto látky dokážeme detekovat.

Takže kombinací těchto přístupů vznikl produkt, který by normálně nevznikl, nebo jsme ho jen nedokázali detekovat?

Finální produkt vždycky vznikal, ale hledali jsme ho skoro dvacet let. V roce 2009 bylo publikováno, že tato konkrétní sinice obsahuje tento shluk genů (klastr), ale i přes veškeré snahy vyrobit finální látku, nebyla tato látka nikde vidět. Kombinací těchto metod se nám ji podařilo „změřit“ a v podstatě popsat mechanismus, jak tyto kryptické látky detekovat.

Jak toto zjištění může posunout váš výzkum?

Zabývám se především hledáním jedinečných BGCs, které by mohly být zodpovědné za výrobu zajímavých látek. Tato studie popsala mechanismus, který je aplikovatelný na jakýkoliv experiment s těmito klastry. V dnešní době už s různou mírou spolehlivosti můžete zjistit z jakého organismu daná sekvence taxonomicky pochází a potom můžete zkusit tyto geny vložit do nějaké skupiny bakterií, které jsou dostupné a zkoušet produkt v tomto kmenu vyrobit pomocí regulace hladiny substrátu a kombinovat to s navazujícími metodami, které byly opublikované.

Dalo by se teoreticky říct, že tato kombinace metod může vést k nalezení nových antibiotik? Můžu si to představit tak, že když najdete na Antarktidě sinici, které snížíte hladinu například chloru, tak bude produkovat látku, ze které by se antibiotikum dalo připravit?

Čistě teoreticky, je to cesta, jak objevit nové antibiotikum, klíčovým substrátem ale nemusí být chlor. Zabývám se teď druhým rokem projektem, kdy jsem na základě mých dat zprioritizoval spektrum BGCs, které se snažím vyrobit trochu odlišným způsobem. Zvolil jsem dvě cesty, první je in-vitro experiment, kdy „vyrábím“ jednotlivě proteiny zodpovědné za finální molekulu a následně ve zkumavce smíchám jednotlivé proteiny tak, aby vyrobily finální molekulu, kterou chci. Druhou cestu, kterou využívám je, že vezmu celý BGC a vložím ho do nějaké bakterie, o které si myslím, že by mohla dokázat můj cílový produkt vyrobit. K tomu používám aktinomycety, sinice a proteobakterie E. Coli.

Je vědecké prostředí kolem vás kompetitivní nebo spíše spolupracující? Mluvil jste o tom, že je nutné navazovat i mezinárodní spolupráce, opravdu můžete sdílet svá data a radit se bez toho, že byste si musel „hlídat záda“?

Měl jsem to štěstí, že úplně všude kde jsem byl, byli všichni naprosto otevření, sdíleli se mnou jejich data a přístupy, které oni používají. Já to dělám úplně stejně, takže to vnímám jako naprosto otevřené prostředí, ve kterém se snažíme navzájem si pomáhat, proto aby se nám ty látky podařilo vyrobit.

Do jaké míry je podle vás znepokojující, že se v nedávných publikacích ukázalo, že některé pesticidy mohou cestovat na velmi dlouhé vzdálenosti, např. na Arktidu a mají mnohem delší čas rozkladu, než se předpokládalo? Může to ovlivnit např. sinice v těchto oblastech, které mají potenciál vyrobit látky s antimikrobiálními účinky?

Myslím si, že pesticidy mohou mít vliv na mikrobiální komunity na Arktidě, a to včetně sinic. Na Antarktidě, kterou se z hlediska mého výzkumu zabývám, bych byl k tomuto skeptický. Tam si nemyslím, že k něčemu takovému dochází, protože je izolovaná antarktickou konvergencí, což jsou větrné a mořské proudy, které Antarktidu vyloženě izolují od zbytku světa, a tak transport polutantů na Antarktidu zpomalují. U Arktidy mě tyto výsledky nepřekvapují, protože je „hopovým“ transportem, a hlavně proudy propojená s celou severní polokoulí. Působení obecně všech látek, které se dostávají do prostředí, kde nemají co dělat je znepokojující. Protože všechny tyto látky samozřejmě mohou různými způsoby ovlivňovat mikrobiální komunity.

Ve kterém místě se Vám nejlépe žilo, bádalo a líbilo?

To je hodně složitá otázka. Těžko říct, všechno má vždycky pro a proti, takže řeknu Česko, protože tam mám rodinu.

Pocházíte ze Šošůvky, chtěl byste se tam vrátit?

Ano, dokážu si představit, že bych z ní dojížděl do Brna. Vždycky se mi líbilo odjet z Brna do hezké Šošůvky, prostě Šošůvka forever.

Nedá mi to a úplně na závěr vám položím otázku od mých dětí, je možné si na Antarktidě pohladit tučňáka?

Zrovna když jsem tam byl já, tak doc. Žákovská byla zapojena v mezinárodní iniciativě na studium tučňáků, takže jim odebírala krev a já jsem měl možnost jí asistovat a vidět tak tučňáky opravdu hodně zblízka. Jinak tučňáci občas zabloudí někam na ledovec a pak se sklouzávají po břiše třeba dolů k vodě a jsou velice srandovní. Byla to určitě zajímavá zkušenost. Pokud jste Ph.D. student na Masarykově univerzitě a máte zájem, většinou je reálná šance se na takovou expedici dostat. Samozřejmě podmínkou je nějaký smysluplný vědecký projekt.

Jak jste ty tučňáky chytali?

Tučňáci jsou hodně plaší, ale když vylezou na souši tak umí jen „ťapat“, jsou hodně pomalí a zranitelní. Ve vodě jsou samozřejmě hrozně rychlí. Takže pokud je tučňák dál od břehu, tak ho normálně doběhnete. Můžete si to představit jako chytání slepice.

Děkuji Vám za milý rozhovor o vaší vědecké cestě a přeji vám, aby se vám podařilo brzy vrátit zpátky do Šošůvky a dosáhl jste mnoha dalších vědeckých úspěchů.