Vyvíjíme nové biosenzory pro přesnější diagnostiku nemocí

Pandemie nemoci SARS-CoV-2 ukázala, jak nezbytná je finančně dostupná, rychlá a především přesná diagnostika nemocí. Stipendistka Nadace Experientia pro rok 2022 Anna Poryvai chce vyvinout nový biosenzor, který by odstranil nedostatky stávajících RT-PCR a antigenních testů. Ze vzorku slin izolovaná RNA bude v novém biosenzoru procházet speciální membránou pokrytou unikátní sondou. V případě, že bude vzorek obsahovat virové částice, RNA se spojí se sondou, a bude tak možné rychle, a zároveň spolehlivě detekovat nemoc. “Výhodou nového biosenzoru je, že na jednom vzorku můžeme prozkoumat přítomnost různých patogenů, a tím pádem určit přesnou diagnózu,” vysvětluje mladá vědkyně. Na ambiciózním projektu začne pracovat na své roční stáži na École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL).

Uspěla jste v soutěži o prestižní stipendium Nadace Experientia. Co to pro vás znamená?

Znamená to pro mě opravdu hodně. Stipendium mi dává unikátní možnost vycestovat do zahraničí. Změnit prostředí a seznámit se s novými kolegy, to ve vědě hodně pomáhá. Můžu se naučit jejich know-how a triky. Vnímám to tak, že mi stipendium může dát křídla. V životopise vám zisk grantu hodně pomůže, díky zahraniční stáži máte více spoluprací, rozšíříte si network…

Čemu vděčíte za to, že jste se v kariéře dostala až sem?

Za velkou podporu vděčím své rodině. Svým učitelům na gymnáziu v ukrajinském Charkově, odkud pocházím, zas vděčím za to, že jsem se začala účastnit biologických a fyzikálních olympiád a zamilovala se do vědy. Pak mě hodně formovalo akademické prostředí. Na univerzitě v Charkově jsem pracovala na vývoji nových antivirotik u prof. Viktorie Lipson. Její příklad vědkyně – šéfové mě hodně inspiroval a chtěla jsem pokračovat dále. Zjistila jsem, že mě hodně zajímá organická chemie a rozhodla se jít ji studovat na VŠCHT. Líbilo se mi, jak pestrá chemie se v Praze dělá, že každá skupina pracuje na něčem úplně jiném. Na VŠCHT jsem pracovala u doc. Michala Kohouta, následně na ÚOCHB u dr. Iva Starého a nyní tamtéž u dr. Tomáše Slaniny. Měla jsem to štěstí, že jsem se dostala k šéfům, ke kterým jsem chtěla. Hodně mě formovaly jejich osobnosti i jejich vědecké nápady.

Další vědeckou osobností, se kterou se potkáte, bude prof. Sandrine Gerber na EPFL. Jak padla volba právě na ni?

Věděla jsem, že Nadace Experientia nabízí šanci věnovat se něčemu úplně jinému, než jsem dělala dosud. Uvědomila jsem si, že je to jedna z možná úplně posledních možností, kdy by mě někdo učil. Chtěla jsem si vyzkoušet vědu, která se zabývá RNA a DNA výzkumem. Kontaktovala jsem několik skupin, ale nejvíc mě zaujala skupina prof. Gerber, která pracuje v oblasti biomateriálů a genové terapie a zkušenost s výzkumem DNA už má.

Jak vzniklo téma biosenzorů pro detekci virů, na kterém budete u prof. Gerber pracovat?

Mám nemocnou maminku, která musí dvakrát ročně do nemocnice na léčbu. Loni v říjnu chytila covid. Potřebovala jít na pravidelnou léčbu, ale i když už byla zdravá, stále jí zůstával pozitivní test. Začala jsem zkoumat, čím by to mohlo být. Prof. Gerber se zabývá vývojem detektorů různých patogenů, tak jsme se spolu o tématu bavily. Přišly jsme na to, že by bylo dobré vyvinout nový druh detektoru virových částic, který by odstranil nedostatky stávajících RT-PCR a antigenních testů. Byl by srovnatelně rychlý jako antigen, ale byl by schopný nemoc detekovat spolehlivě. Praktický lékař by mohl mít takový test u sebe a mohl by prozkoumat přítomnost různých patogenů, a tím pádem určit přesnou diagnózu. A uměl by i to, co potřebovala moje maminka: odlišit falešné pacienty od skutečně nemocných. Lidé, kteří by potřebovali akutní zákrok nebo léčbu, by ji mohli dostat.

Na jakém principu bude nový biosenzor fungovat?

Nás biosenzor bude založen přímo na detekci virové RNA. Ze vzorku slin izolovaná RNA bude v novém biosenzoru procházet speciální membránou pokrytou námi vyvinutou sondou. V případě, že bude vzorek obsahovat virové částice, RNA se spojí se sondou, a bude tak možné rychle, a zároveň spolehlivě detekovat nemoc. Výhodou bude, že na jednom vzorku můžeme prozkoumat přítomnost různých patogenů, a tím pádem určit přesnou diagnózu.

Znamená to, že biosenzor by detekoval i jiné nemoci než SARS-CoV-2?

Ano, měla by to být univerzální technologie. SARS-CoV-2 je vlastně jen případovou studií, na které chceme vyzkoušet, jak bude fungovat. Jakmile budeme mít funkční povrch membrán a technologii detekce, pak je jen otázkou dalšího vývoje a výzkumu, jaké sondy k ní připojíme. Pokud budeme mít jinou sondu, můžeme detekovat jiný druh onemocnění. K tomu nám stačí provést půlroční studii, abychom věděli, jaká sonda je pro daný patogen vhodná.

Nadace Experientia: Vyvíjíme nové biosenzory pro přesnější diagnostiku nemocí - Anna Poryvai

To je velmi ambiciózní plán na roční stáž…

Naším velkým cílem je připravit samotný biosenzor, ale je jasné, že v rámci jednoho roku se tato nová technologie nemůže stihnout dovést až do přípravy funkční krabičky. Cílem mé roční stáže je proto připravit membrány a najít takové podmínky, při kterých bychom na membránách byli schopni detekovat virové RNA. Pak budu žádat o další finanční podporu od různých grantových agentur a nadací, abychom mohli pokročit ve vývoji technologie.

Je pro Vás osobně důležité, aby práce, kterou děláte, měla aplikační potenciál?

Je to pro mě velmi důležité. Vycházím z toho, že ve vědě bychom se měli řídit dvěma přístupy: buď máme otázku, na kterou chceme odpovědět, anebo vyvíjíme něco, kde víme, za jakým účelem to děláme. Cílem může být i potenciální aplikace, klidně může přijít za sto let, může to být neuvěřitelný nápad, ke kterému dnes ještě nemáme technologie.

Co vás nejvíc baví na práci vědkyně?

Na vědě mě baví nejvíce to, že se permanentně učíme novým věcem, objevujeme, vzděláváme se, diskutujeme. Baví mě to, že mezi vědci je hodně aktivních lidí, kteří se snaží věci kolem sebe změnit k lepšímu, zajímají se i o jiné obory, a díky tomu je možné najít nový pohled na problém, kterým se zabýváme. Líbí se mi, že věda nemá limity.

Jak se těšíte na práci na EPFL u prof. Gerber?

Těším se moc. EPFL znám zatím jen virtuálně, ale vím, že je to škola, která má vysokou vědeckou úroveň a moc dobré výsledky, co se týče vzdělávání studentů. S prof. Gerber jsme měly několik online schůzek, byla jsem představena celé skupině a měla jsem možnost prezentovat svůj výzkum a podívat se na to, čím se aktuálně zabývají její studenti. Diskuse se členy skupiny se mi moc se mi líbila a zaujala mě i náplň jejich vědeckých projektů.

Co byste se chtěla na stáži naučit?

Chtěla bych se naučit jinému přístupu k řešení vědeckých problémů, dozvědět se, jaký mají přístup ke studentům, jak funguje management skupiny a laboratoře. Dále bych se chtěla naučit nové výzkumné techniky a mimo jiné i nový jazyk – francouzštinu. Ráda bych se také v novém prostředí naučila lépe navazovat nové spolupráce, seznámila se s prací jiných skupin atd. Hodně mě zajímá příklad group leadera – ženy, která je ve vedení výzkumné skupiny úspěšná.

Hovoříte o silných ženských vědeckých vzorech. Máte sen založit si vlastní skupinu?

Ano, jednou bych si chtěla založit vlastní skupinu zaměřenou na vývoj nových materiálů, které by byly šetrné k přírodě. Vnímám to tak, že nás brzy čeká velká krize energetická, finanční, budeme přehodnocovat i morálně svůj přístup k životu, ráda bych jako vědkyně přispěla k některé z výzev budoucnosti. Kdyby se mi nepovedlo skupinu mít, chtěla bych pracovat pro start-up firmu, abych se mohla stále vzdělávat, vyvíjet a mít před sebou stále nové výzvy.

Co děláte, abyste se odreagovala od vědy?

Celý život jsem tančila, na Ukrajině jsem chodila na vandry – Karpaty, Krym. Dnes, když potřebuju úplně vypnout, vandruju, hraju šachy. Baví mě i vyšívání, pletení nebo pěstování rostlinek. Zároveň od loňského léta působím jako dobrovolná tlumočnice z ukrajinštiny do češtiny.