Všichni můžete dělat doktorát na Stanfordu nebo MIT

Dělat rozhovor s Michalem Kolářem je potěšením pro každého autora. Absolvent Přírodovědecké fakulty UK s víceletou zkušeností z německého vědeckého prostoru (mj. špičkový Ústav Maxe Plancka) se neschovává za fráze. Nebojí se ukázat na věci, které nefungují. Umí vysvětlit složité věci ze světa fyzikální chemie pomocí zajímavých analogií. A zároveň si po pár minutách v jeho přítomnosti uvědomíte, že má dar nakazit vás bezprostředně svou chutí chápat a znát.

V letošním roce jste zahájil řešení projektu podpořeného Grantovou agenturou ČR Vstříc atomárnímu pochopení prvních okamžiků života proteinu. Vzletný název mě upoutal a je popravdě důvodem, proč jsme vybrali z vícera úspěšných žadatelů z VŠCHT pro rozhovor právě vás.

Když mluvím o vědě, chci a baví mě vykládat má zjištění formou příběhů. Náš projekt je o zkoumání ribozomů, jimiž se zabývám sedm let. Rád je personifikuji a často při přednáškách srovnávám fungování ribozomů s lidským porodem. Protože člověk si snáz představí něco tak bytostně lidského, jako je porod, než Lennard-Jonesův potenciál, popisující interakce mezi atomy. Před pár týdny získal profesor Pavel Jungwirth grant Evropské vědecké rady. Chystá se detailně studovat interakce mezi atomy a ionty a ve všech rozhovorech zmiňuje analogii s údery lidského srdce. Nachází souvislost mezi tlukotem srdce a nějakým mikroskopickým parametrem vápenatého iontu. To je přece skvělé, ne?

Když se projekt pojmenuje jinak a popíše přístupným způsobem, má podle vás větší šanci na úspěch?

Z osobního hlediska bych byl rád, kdyby ano. Ale tolik projektů jsem zase nenapsal, abych mohl odpovědět na základě statistiky. Existují kvantitativní výzkumy, které ukazují, jak zásadní vliv má podoba první stránky grantové žádosti na její hodnocení. Takže jsem si dal na názvu a úvodní stránce záležet. Na druhou stranu, další projekt GA ČR, s nímž jsem uspěl z pozice spoluřešitele, je úplný opak. Když se na žádost člověk koukne, je vizuálně tak ošklivá, že bych ji posuzovat nechtěl. A přesto projekt získal podporu (směje se – pozn. red.).

Přibližte prosím, s čím se budete na cestě k pochopení zrodu proteinů utkávat.

Téměř každý protein na světě vytvořil nějaký ribozom. Ribozom je 25 nm velký komplex asi 50 molekul, který katalyzuje chemickou reakci. Syntéza proteinů probíhá tak, že se spojují jejich stavební kameny, aminokyseliny. Vzniká takový nevětvený řetízek, který má typicky kolem 300 aminokyselinových zbytků. A než se dostane ven z ribozomu, tak to docela dlouho trvá, řádově sekundy. Nezanedbatelnou část svého života tedy protein stráví navazaný na ribozom, jako když je dítě spojené s matkou pupečníkem během zmiňovaného porodu. Lidstvo zatím přesně neví, co se v této fázi s proteinem děje.

VŠCHT/Martin Balický: Michal Kolář z Laboratoře dynamiky biomolekul

Proč nevíme?

Současné techniky, jako elektronová kryogenní mikroskopie nebo spektroskopie nukleární magnetické resonance, počáteční fázi zrodu proteinu „nevidí“. Respektive máme k dispozici strukturní experimenty jen o asi deseti různých rodících se proteinech, které jsou velmi specifické. O zbytku nevíme skoro nic. Já studuji přírodu pomocí počítačových modelů, strojového učení a strukturních analýz, díky nimž umíme dohlédnout, kam experiment ne.

Co je základem pro modelování něčeho, co není vidět?

Víme, jak vypadají aminokyseliny, jak se připojují do řetízku a jak řetízek narůstá. Dále známe fyzikální zákony mikrosvěta. Informace zadáme do počítače a s jeho pomocí predikujeme, co se děje uvnitř ribozomu, například v části, které se říká výstupní tunel. Je tam několik zvláštních míst, třeba zúžení, jímž musí protein projít. A neví se, jakým způsobem zúžením projde, jaká síla ho k tomu nutí. Neví se také, proč zúžení vůbec v ribozomech existuje, k čemu je dobré, když ho evoluce za stovky milionů let neodstranila. Existují biochemické experimenty, z nichž plyne, že bez zúžení ribozomy fungují špatně – vytváří nefunkční proteiny nebo je nevytváří vůbec. Zajímavé také je, že velká třída antibiotik se váže zrovna do zúžení, což přidává našemu základnímu výzkumu aplikační přesah.

Předpokládám, že modelování dějů na atomární úrovni bude hodně náročné na výkon počítačů. Využíváte výpočetní supercentra, nebo si vystačíte s kapacitou VŠCHT?

Umíme zaměstnat největší stroje na světě na poměrně dlouhou dobu. Když děláme molekulárně dynamickou simulaci ribozomu a počítáme okolo 2,5 milionu atomů a jejich interakcí, spotřebujeme výpočetní čas superpočítače v řádu týdnů. Využíváme výpočetní centrum v Ostravě a soutěžíme o čas i jinde. Jen pro příklad, když jsem se v roce 2018 vracel z Německa z Ústavu Maxe Plancka, měl jsem ve Stuttgartu pro svůj projekt alokovaných 40 milionů jádrohodin výpočetního času. A když jsem přišel do ČR, vyhlásilo ostravské superpočítačové centrum soutěž s kapacitou 70 milionů jádrohodin pro celou republiku.

Limituje vás omezený výpočetní čas ve výzkumu?

Víc mě limituje fyzický čas, protože musím také učit a mám rodinu. Navíc do školy poměrně daleko dojíždím. Kdybych měl najednou přístup k velkému výpočetnímu zdroji, byl bych spíše ve velkém stresu, abych ho využil. Výpočet je potřeba dobře naplánovat a rozfázovat.

Zmínil jste, že výstupy z vašeho projektu mohou mít aplikační přesah ve vztahu k antibiotikům. Je oblast medicíny a pomoci lidem motivací, proč se tématem, případně vědou jako takovou zabýváte? Nebo vás prostě baví zkoumat neznámé, a když je s objevem spojen praktický dopad, jde o milý bonus?

B je správně – opravdu mě zajímá, jak věci fungují a proč tak fungují. Na svět koukám realisticky a nekladu si zbytečně velké cíle. Nikomu, ani sobě, nenamlouvám, že vymyslím nový lék. Nevím samozřejmě, jestli za dvacet let nebudu zhrzený z faktu, že jsem se celý život šťoural v teoretických konceptech a nezůstane za mnou nic, co se nedá koupit v lékárně nebo drogerii. Každopádně nesdílím současnou posedlost poskytovatelů financí, kteří vyžadují, aby základní výzkum měl souvislost se společenským problémem. Spousta převratných a užitečných věcí přece vznikla díky tomu, že se lidé vrtali v něčem, co na první pohled nebylo k ničemu.

Mně přijde váš přístup k základnímu výzkumu naprosto legitimní.

Legitimní je, když se bavíme spolu. Ale já nemůžu grantové agentuře napsat: Mě zajímá, proč je tady v ribozomu najednou pět kladně nabitých aminokyselin a proč je evoluce nevyhodila. A je mi jedno, že se do daného místa zrovna váže antibiotikum. Jenže komise z principu vyžadují aplikační přesah. Tak jim prostě řeknu, co chtějí slyšet, protože nějaká souvislost s antibiotiky tam bezpochyby je. Jenže speciálně v oblasti léčiv je od myšlenky k realizaci tak daleko, že je nesmyslné ji deklarovat.

Na VŠCHT vedete Laboratoř dynamiky biomolekul. Jak složité bylo skupinu založit?

Naše skupina funguje šestým rokem a začátky pro mě byly těžké. S VŠCHT jsem neměl před příchodem z Německa nic společného a myslím, že škola moc nezvládá integrovat vědce odjinud. Na každém kroku vidím, jak si pěstuje inbreeding. Dodnes si občas připadám jako disident, který má zjevně jiný názor než lidé, kteří ve škole vyrostli a rovnou tu pokračovali v akademické kariéře.

VŠCHT: Kolář lab at UCT Prague: We are a young group of researchers and students at University of Chemistry and Technology in Prague

S čím jste se potýkal nejvíce?

S řadou každodenních procesů, nedělám si žebříček (směje se). Bylo pro mě časově náročné dobrat se potřebných formulářů, nevěděl jsem, jak se na VŠCHT připravují grantové žádosti, kdo má na starosti jakou agendu, jak funguje výuka. Často jsem ani nevěděl, koho se zeptat, a když jsem ho našel, tak jsem zpravidla nedostal odpověď. Hodně informací se šíří šeptandou mezi kolegy, kteří na VŠCHT vyrostli a vědí, jak věci fungují.

Ale abych jen nekritizoval – dostal jsem prostor k absolutní nezávislosti, nikdo mi neříkal, čemu se mám vědecky věnovat, což bylo super. A některé věci se mění k lepšímu. Například současná podoba Projektového centra je skvělým krokem.

Kdybyste měl porovnat VŠCHT s vaším působením na Ústavu Maxe Plancka, co vám tady chybí nejvíce?

Asi způsob přemýšlení o vědě, který ve škole nevidím. Bavíme se tu hodně o grantech, administrativě nebo citacích. Ale že bych se s někým nejdřív bavil o ribozomech a proteinech a až potom o administrativě? To na rozdíl od Německa nezažívám.

Postrádáte ještě něco?

Přestože na univerzitě působím přes šest let, nemám žádnou intenzivní spolupráci v rámci školy. Částečně si za to určitě můžu sám, nemám tendenci aktivně roztahovat po škole prsty a přesvědčovat ostatní o věcech, které umíme. V Německu jsme měli pořád nějaké aktivity, kde jsme se mohli navzájem potkávat a řešit čistě vědecké záležitosti. Například interní semináře, konference, tematické přednášky, kterých se účastnila řada lidí. Byli aktivní, zvědaví, zjišťovali, jak by jim kolegové mohli pomoci. Tady jsem byl před pár dny na přednášce o strojovém učení organizované spolkem UNICORN a přišlo nás deset, možná patnáct.

V čem vidíte příčiny?

Roli může hrát, že kousek vedle je ÚOCHB, kam odejde na doktorát nebo za prací spousta kvalitních nebo ambiciozních lidí. Řada kolegů ve škole je pro změnu zaměřená technologicky, neprahnou po vědeckém poznání. Já potřebuju lidi, které baví poznávat fungování přírody a nebojí se, když se řekne slovo derivace, optimalizace nebo programování. VŠCHT podle mě necílí na ty nejlepší studenty a studentky v dané věkové kohortě. Když učím druháky, ptám se jich například, kdo z nich půjde po VŠCHT na Stanford. A oni na mě překvapeně zírají, jestli jsem se nezbláznil. Téměř nikdo nemá základní nastavení, že by šel na doktorát na špičkovou školu. Já jim pak říkám – všichni můžete na Stanford nebo MIT, lidé tam většinou nemají lepší mozky než vy. Jen jsou odevzdaní svému zájmu a i ve volných chvílích považují za normální, povídat si o vědě, učení, řešit společně úkoly a připravovat se na vědeckou kariéru.

Je něco, v čem naopak VŠCHT oproti vašim předešlým působištím vyniká?

Moc se mi líbí společenské aktivity organizované školou v dejvickém kampusu. CrossCampus, Hanami, Kampusfest. Skvělé mi přijdou také vztahy mezi mladšími a staršími studenty viditelné např. na aktivitách Tutorů.

Laboratoř dynamiky biomolekul

Jsme nedávno založená výzkumná skupina, která leží na pomezí chemie, biologie a fyziky. Nadšeně studujeme pohyby biomolekul. A můžete nám věřit, hýbou se jak Jagger! Džungle biomolekul zahrnuje bílkoviny, nukleové kyseliny, membrány, polysacharidy a kdo ví co všechno ještě. Dohromady se jim říká biopolymery: bio- protože plní biologické funkce, a -polymery, protože se skládají z mnoha jednoduchých stavebních kamenů.

Funkce biomolekul je úzce spjata s jejich strukturou a dynamikou. V naší skupině využíváme rozsáhlé počítačové simulace, analýzy databází a principy statistické mechaniky, abychom porozuměli pohybu biomolekul na atomární úrovni. Naší oblíbenou molekulou je ribozom (buněčná továrna na bílkoviny), ale studujeme i menší biokomplexy a molekuly. Přestože je náš výzkum veskrze základní, věříme, že naše poznatky pomohou při boji s antibiotickou rezistencí nebo při návrhu léků proti neurodegenerativním chorobám, rakovině či virovým infekcím.

VŠCHT: Laboratoř dynamiky biomolekul: Průřez bakteriálním ribozomem. V peptidovém tunelu je vyznačeno několik konformací nově vznikajícího proteinu.

Jak se stavíte k možnosti, že byste v budoucnu opět zamířil do zahraničí?

Česká republika je místo, kde zatím chci trvale žít, ale zahraniční kapitoly nemám ještě uzavřené. Kdyby se naskytla příležitost a hlavně příznivá rodinná konstelace, vyjel bych rád, třeba v rámci sabatiklu (placené tvůrčí volno poskytované vysokými školami akademikům jednou za čas – pozn. red.). Mám v hlavě pár míst, kde bych chtěl s konkrétními vědci spolupracovat po delší dobu. Ale také mám tři dcery a manželku a každá má v ČR nějaké zájmy a povinnosti… Nebude to snadné zkoordinovat.

Máte nějaký vědecký sen?

Naťukl jste moje slabé místo. Všichni velcí vědci říkají, že člověk musí mít velké sny a cíle. A já je nemám. Trochu mě to mrzí, ale vidím souvislost s mým již zmíněným životním realismem a tendencí předcházet zklamání. Takže se prostě jen postupně prodírám zákony přírody.

Jako jeden z mála českých vědců jste aktivní na Twitteru (@mhkoscience). Co vás motivuje?

Původně jsem tam sháněl doktorandy. Teď je to spíš kratochvíle. Věda je každopádně komunitní záležitost, a jestli chce být člověk nějak úspěšný, musí být součástí vědecké komunity. Vzácně se stane, že je vědec osamocený a najednou přijde s objevem, ze kterého se celý svět posadí na zadek. Spíše jde o malé objevy, které komunita postupně přejímá a pracuje s nimi dál. Bez marketingu vás dnes nikdo nezaregistruje, tak tweetuju.

Pro cesty do práce používáte kombinaci kolo – vlak, přitom bydlíte na venkově u Kolína.

Nerad řídím a zároveň pro mě cestování ve vlaku znamená zvláštní chvíle, kdy můžu přemýšlet a cítím se dobře. Vlak si opravdu užívám, přitom jako dítě jsem jím skoro nejezdil. Pak jsem během vysoké procestoval Transsibiřskou magistrálu nebo jih Indie. Na trase Peking – Almaty – Moskva – Košice jsem se vlakem vracel do Česka poté, co jsme se s kamarády rozhodli navštívit severní Čínu a stopovat tygry ussurijské.

Povedlo se?

Naštěstí ne. Plány jsou jedna věc, když ale člověk vstoupí do lesa a dojde mu, že tam na něj může čekat třísetkilový tygr, tak to prostě není dobrý (směje se).