Naše metodologie může otevřít nové cesty k přeměně přírodních látek

Stipendista Nadace Experientia pro rok 2022 Michal Šimek chce pomocí radikálového štěpení otevřít nové cesty k přeměně hojně se vyskytujících přírodních, ale i syntetických ketonů. Ačkoliv projekt sám o sobě necílí na léčbu žádné konkrétní nemoci, jeho dopad může být široký: „Naše metodologie může ovlivnit mnohé oblasti léčby, protože pomůže dalším vědcům objevit účinné analogy biologicky aktivních molekul,“ vysvětluje mladý vědec. Na své roční stáži na prestižní University of California, Los Angeles (UCLA) bude Michal Šimek vyvíjet metodu, jak funkční skupinu ketonů modifikovat tak, aby poskytla úplně nový druh látek.

Míříte na UCLA, která patří mezi nejlepší americké univerzity. Jaký je to pocit?

Jdu na jedno z nejprestižnějších míst z celého světa, připojím se mezi úplnou vědeckou špičku. Je to neskutečný pocit a pro mě osobně velký závazek. Doufám, že vědomostně i pracovitostí a vůbec celým svým přístupem na UCLA dobře zapadnu a že nezklamu.

Na stáž odlétáte už příští týden, na co se nejvíc těšíte?

Těším se na to, až vyjdu z letiště, uvidím palmy a řeknu si: jsem tady a teď celé to dobrodružství začíná. Těším se na celý balíček zážitku: na prestižní pracoviště, zajímavé lidi, které potkám v laboratoři i na ambiciózní projekt.

Na stáži chcete vyvinout úplně novou syntetickou metodologii, v čem spočívá?

Vycházíme z ketonů, což je druhá nejčastěji zastoupená funkční skupina v přírodních látkách, najdeme ji například v thujonu izolovaném z pelyňku nebo v hormonu progesteronu. Chceme vyvinout úplně novou metodu, jak tuto funkční skupinu modifikovat, aby nám poskytla nový druh látek. Metoda spočívá v radikálovém štěpení: sousední chemickou vazbu odštípneme a zavedeme místo ní jinou funkční skupinu.

Váš projekt jste nazval “Break it to make it”, což se do češtiny těžko překládá…

Jde o štěpení C-C vazby (kovalentní vazby mezi dvěma atomy uhlíku, pozn. aut.) Organičtí chemici většinou tyto vazby tvoří, protože chtějí z jednodušších látek tvořit složitější. Častokrát už však tyto vazby existují, například právě v přírodních látkách, a tak na to jdeme obráceně: ve výchozí sloučenině budeme vazbu štěpit, fragmentovat, a díky tomu dostaneme novou funkční skupinu. V tomto konkrétním případě se jedná o radikálové štěpení. Vazba se rozštěpí na dvě půle, na jedné straně nám vznikne volný elektron (radikál), který můžeme dále synteticky přetvářet.

Vás projekt je zaměřený na základní výzkum, přesto, jak byste si přál, aby byl využitelný?

Doufám, že se bude jednat o základní metodu pro syntetické chemiky, kterou budou moci využít, pokud budou chtít přetvářet své molekuly. Mojí motivací není jen publikovat a mít dobrý článek, ale skutečně bych byl rád, kdyby metodu adoptovali lidé po celém světě, široce ji začali používat v laboratořích a mohli se na ni spolehnout. Naše metodologie může mít například dopad na mnohé oblasti léčby, protože pomůže dalším vědcům objevit účinné analogy biologicky aktivních molekul.

Jak vůbec vznikl tento originální nápad?

Původní inspirací pro můj projekt byla práce prof. Kwonové z roku 2019, kterou publikovala v časopise Science. Poprvé v ní popsala metodologii, v níž štěpila alkeny. Napadlo mě, že totéž by se dalo udělat s ketony. Prof. Kwonovou jsem oslovil, poslal jsem jí svůj projekt a ona mi obratem odpověděla. Přeposlala mi grantový návrh, který podávala v Americe a bylo v něm v podstatě totéž, co jsem navrhoval já. Dokonce byla v jejím textu metoda popsána na úplně stejných molekulách! V tu chvíli jsme zjistili, že si budeme rozumět a začali jsme projekt dále rozpracovávat. Laboratoří v Americe jsem oslovil více, ale metodologie, kterou dělají u prof. Kwonové byla nejpodobnější té, kterou jsem chtěl dělat.

Byl jste si jistý, že chcete do Ameriky?

Ano, věděl jsem, že Amerika mě nejvíce kariérně posune, protože je to nejodlišnější pracovní prostředí. Chtěl bych zjistit, proč je Kalifornie tak technologicky na špici, v čem to vězí. Nemyslím si, že tam mají lidé lepší nápady, než u nás, ale asi mají jiný přístup k práci, například publikují opravdu jen ty nejlepší projekty.

Co byste se chtěl na stáži naučit?

Těším se na to, že si zlepším soft skills, že se zdokonalím v angličtině. Jednou bych si chtěl založit vlastní skupinu, a tak mě také velice zajímá to, jak vedou skupinu v Americe. Dále v mém projektu je velká část katalýzy přechodnými kovy, což je chemie, kterou jsem dosud v podstatě nedělal a rád bych se o ní dozvěděl více.

Vaší vášní je lezení. Kalifornie je tak trochu lezeckým snem, že?

Pokud nejsem v laboratoři, tak lezu nebo trénuji na lezení těžkých cest, je to výzva a baví mě to. Kalifornie je plná národních parků s úžasnými skalními útvary. Je tam Yosemitský národní park se známým El Capitanem, možná největším skalním monolitem na severní polokouli. Jezdí tam lidé z celého světa, aby si zalezli a já to budu mít v dojezdové vzdálenosti. Nejsou to ale jen Yosemity, je tam celá řada dalších parků, a to už 20 minut od Los Angeles.

Myslíte, že za to, že jste se dostal ve vědě tak vysoko, vděčíte i lezení?

Lezení je úžasný sport na čištění hlavy, člověk při něm opravdu vypne. Když lezete po pískovci, vysoko nad zemí a nejste jištění, musíte se absolutně soustředit. V tu chvíli zapomenete na jakýkoliv pracovní stres. V lezení těžkých cest vidím spoustu paralel s těžkými projekty v chemii. Aby člověk zdolal těžkou cestu a vylezl jí v kuse bez pádu, musí umět zvládat psychický tlak. Když třicetkrát spadnete ze stejného místa, je to velmi podobné tomu, jako když v totální syntéze uděláte třicet experimentů, a ono to pořád nejde. V obou případech musíte vytrvat, ještě se maličko zlepšit. Naučí vás to vytrvalosti a psychické odolnosti.

Když jsme u těch paralel, je i chemie vášní?

Chemie mě vždy fascinovala. Odmalička jsem míchal v umyvadle šampony a krémy na boty. Táta má firmu na výrobu plošných spojů, kde je i analytická laboratoř. V sedmi letech jsem visel na sukni technoložky, měnili jsme spolu barvičky v roztocích a to se mi velice líbilo. Pak jsem však šel na jazykovou střední školu a na svoji vášeň pro chemii jsem na nějaký čas zapomněl. Objevil jsem ji znovu zase až na vysoké škole. Zlomový okamžik přišel v momentě, kdy jsem se dostal k organické chemii. Díky oběma svým školitelům – doc. Veselému i dr. Jahnovi jsem zjistil, že organika je mému srdci hodně blízká.

Co vás na organické chemii fascinuje?

Když máte čistou organickou substanci, krásnou krystalickou látku ve vialce, popsanou lepičkou, máte z toho zvláštní šimrání, je to fascinující. A navíc se jedná vlastně o takové lego. Skládáme molekuly do sebe, občas nějaký dílek nezapadá, tak se ho snažíme obměnit a když to do sebe zapadne, máme z toho obrovskou radost.

Co pro Vás kariérně i lidsky znamená, že jste dostal grant Nadace Experientia?

Znamená to hodně, protože lidí, kteří grant dostali, není tolik. Připadá mi úžasné, že jsem se mohl díky své píli připojit k tomuhle klubu lidí, kteří vycestovali s podporou Nadace Experientia na nejlepší místa. Moc si vážím toho, že jsem dostal tuto příležitost.

Máte nějaký vzkaz pro další zájemce o naše stipendium?

Ať si vyberou to nejprestižnější pracoviště, na které chtějí jít, kdekoliv po světě. Ať si najdou laboratoř, která dělá přesně to, co chtějí dělat, aby byli skutečně motivováni. A ať se toho rozhodně nebojí, protože Experientia je unikátní v tom, že grantový návrh není složitý, jsou to čtyři strany projektu a administrativní zátěž je v podstatě nulová. Já jsem si celý ten proces moc užil: od posílání grantu až po očekávání, jak to dopadne. I druhé kolo byl moc příjemný meeting, odcházel jsem z něj se skvělým pocitem. Hodně pomohlo, že jsem měl ujasněné, proč jedu na to konkrétní místo, čeho chci dosáhnout a proč to celé vlastně dělám.

Michal Šimek

se narodil v roce 1989 v Praze. Vystudoval chemii na Přírodovědecké fakultě Univerzity Karlovy (bakalářský obor Chemie v přírodních vědách, magisterský Organická chemie). V květnu 2022 dokončil Ph.D. pod vedením Dr. Ullricha Jahna na ÚOCHB AV ČR.
Věnoval se vývoji radikálových metodologií a syntéze houbových metabolitů. Díky stipendiu Nadace Experientia ve výši 1 560 000 Kč vycestuje v červenci 2022 na roční stáž na University of California, Los Angeles (UCLA) do skupiny prof. Kwonové.