Doc. Rumlová: Našli jsme si cestu, jak pomoci

V souvislosti s šířením onemocnění COVID-19 po celém světě se postupně vyjevuje řada problémů, které je nutné řešit za pochodu. Jedním z nich je oprávněná obava, že s přibývajícím množstvím prováděných testů ve velkých zemích budou komerční testovací soupravy, které umožňují diagnostikovat koronavirus v těle, jednoduše nedostupné či dojdou. Proto se početná skupina tuzemských vědců spojila do neformálního konsorcia, v jehož čele stojí Ústav organické chemie a biochemie AVČR, za účelem vývoje alternativních diagnostických sad. Součástí konsorcia jsou i zástupci VŠCHT Praha, kteří v našich laboratořích připravují dva enzymy, jež jsou základem stanovení koronaviru, nebo přesněji řečeno stanovení jeho genetické informace v odebraném vzorku.

„Škola se bohužel nemohla zapojit přímo do klinického testování. Ačkoliv bychom to technicky v pohodě zvládli, protože podobné metody běžně děláme a máme na ně na Ústavu biotechnologie a Ústavu biochemie a mikrobiologie technické vybavení, nemáme příslušnou laboratoř s vyšším stupněm biologického zabezpečení BSL3 ani vysokokapacitní zařízení. Nicméně, VŠCHT si našla cestu, jak se zapojit,“ říká docentka Michaela Rumlová, jež se problematikou virů dlouhodobě zabývá.

Jakým způsobem se dala skupina českých vědců dohromady?

Lze říci, že prvotní „konsorcium“ se vytvořilo spontánně, jako reakce na vývoj koronavirové pandemie. V rámci tohoto uskupení probíhají velmi živé diskuse o tom, jak současné testy vylepšit, zjednodušit, zrychlit, zpřesnit, zlevnit. Tuto skupinu, nebo spíše internetový kanál založil 19. března Mgr. Filip Franko z BIOCEV za účelem kontaktovat vědce a akademiky, kteří jsou ochotni přímo se fyzicky podílet na testování či napomáhat zkušenostmi a know-how. Těch lidí je aktuálně přes 60 z celé republiky, jsou ze všech možných institucí. Za všechny bych jmenovala Honzu Konvalinku (ÚOCHB AV ČR a UK), Petra Bartůňka (ÚMG), Ruth Tachezy (BIOCEV, UK). Do detailu se rozebírají nejrůznější aspekty od sběru vzorků, možnosti izolace koronavirové RNA, administrativní aspekty povolení k testování, zkušenosti z testování ze zahraničí atd.

Co je hnací silou konsorcia?

Řekla bych, že je to zejména snaha vědecké obce nabídnout pomoc, zodpovědnost vůči společnosti. A také obavy. Všichni jsme si uvědomovali, že je nutné testovat a jedině testování přítomnosti koronaviru (a samozřejmě dodržování zostřených hygienických návyků) nás může odvrátit od katastrof, které zažívají v Itálii, Španělsku a USA. Řada akademických pracovišť se velmi rychle zapojila a dostala od Státního zdravotnického ústavu povolení pro klinické testování. Další iniciativou vědců a akademiků je vznik nového portálu Laboratoře proti koronaviru, který rozjela Akademie věd ČR minulý týden (3. 4. 2020) z iniciativy profesora Lukeše. Smyslem je propojení diagnostických, akademických, vysokoškolských či soukromých laboratoří, které se podílejí na testování.

Jakou roli hraje v konsorciu VŠCHT Praha?

Jak už jsem avizovala, škola se bohužel přímo do klinického testování zapojit nemůže, ale našli jsme si vlastní způsob, jak pomoci. Testovací soupravy, které umožňují diagnostikovat koronavirus v těle, budou dříve či později nedostupné nebo dojdou. Naštěstí, moderní molekulárně biologicky vybavené laboratoře jsou schopné stanovit koronavirus ve vzorku i bez komerčních testovacích souprav. K tomu ale samozřejmě potřebují komponenty, které jsou pro stanovení nezbytné. A přípravou klíčových komponent pro stanovení koronaviru ve vzorku se zabývá naše laboratoř.

Můžete přiblížit, jak ony klíčové komponenty připravujete?

Na VŠCHT připravujeme dva enzymy – reverzní transkriptasu a Taq DNA polymerasu, které jsou základem stanovení koronaviru, nebo přesněji řečeno stanovení jeho genetické informace. Na přípravě se podílí Laboratoř molekulární biologie na Ústavu biotechnologie, konkrétně všichni moji doktorandi Ivana Křížová, Alžběta Dostálková a Filip Kaufman. Je až neuvěřitelné, s jakou vervou a chutí se do práce pustili. Další přístup k testování iniciuje profesor Ruml, který zprostředkoval možnost pro zavedení jiného typu testování pomocí izotermální PCR, tedy PCR, která probíhá při laboratorní teplotě. Této metodice se budou věnovat pracovníci Ústavu biochemie a mikrobiologie.

Metoda přípravy enzymů je nová, nebo ji využíváte standardně?

Purifikace proteinů je náš denní chleba. Samozřejmě, každý nově purifikovaný protein má svá úskalí a musí se přijít na to, co protein „chce“, aby zůstal aktivní a stabilní. Naše práce v tomto oboru navazuje na řadu předchozích projektů Grantové agentury ČR zaměřených na výzkum retrovirů a na můj současný projekt GAČR a MŠMT, týkající se inhibitorů HIV, a také na jiný GAČR projekt zaměřený na flaviviry, zejména na virus klíšťové encefalitidy a Dengue, který řešíme ve spolupráci se skupinou profesora Grubhoffera z Biologického centra AV ČR a jehož jsem spoluřešitelkou.

Je k tomu, co děláte, potřeba specifické vybavení laboratoří?

Enzymy produkujeme v bakteriálních buňkách, do nichž jsme vložili vektory s geny pro příslušné enzymy. Tyto vektory jsme v rámci konsorcia obdrželi od doktora Tomáše Moravce (UEB) a na jeden z nich dostali přímé svolení od jeho „konstruktéra“ doktora Alexe Klenova z York University v Kanadě. Přímo k produkci enzymů potřebujeme jen běžné zařízení jako inkubátory, odstředivky, chromatografie. Pro testování čistoty, kvality a aktivity purifikovaných enzymů pak používáme elektroforézy, western bloty, termocyklery a real-time PCR. Všechna tato zařízení byla na Ústav biotechnologie pořízena z projektu KVALAB.

Kdy je reálné, že budou sady připraveny k výrobě? Kde evidujete největší problémy?

Sada pro testování přítomnosti koronaviru, ke které připravujeme specifické komponenty, je založená na detekci virové genetické informace. Ta je uložena ve formě RNA a musí se ze vzorku, který je z testovaného jedince odebrán stěrem z nosu a krku, nejprve izolovat. Protože je jí málo, musí se namnožit a ještě k tomu „rozsvítit “ fluorescenční značkou pro snadnou a citlivou detekci. V naší laboratoři připravujeme nezbytné proteinové komponenty pro tu část testu, kdy se virová genetická informace – RNA – musí namnožit. To probíhá dvěma kroky: nejprve je nutné virovou RNA přeložit do řeči, ve kterém jsou geny standardně ukládány, tedy do DNA; a druhým krokem je namnožení této DNA polymerázovou řetězovou reakcí, PCR na prokazatelné množství. Paradoxní je, že ten první krok je prováděn enzymem, reverzní transkriptasou, která pochází ze zástupce jiné virové rodiny – retrovirů. Takže detailní znalost jednoho viru nám pomáhá stanovit jiný! K provedení druhého kroku je kromě výkonného termostatu zapotřebí enzym DNA polymerasa, který vydrží vysoké teploty kolem 90°C. Oba tyto enzymy v laboratoři připravujeme, prozatím máme materiál na zhruba 35 000 testů. To, co nás teď čeká, je optimalizace reakčních podmínek vhodných pro kombinaci obou enzymů – aby byl test tzv. jednokrokový.

Kudy by se měli vydat zájemci, kteří by se chtěli v budoucnu odborně věnovat podobně záslužné činnosti?

Můj výzkum nejvíce vystihuje pojem molekulární biologie, což je také předmět, který přednáším, ale souvisí například s obory z oblastí genetiky, biochemie a virologie. Nejvíce studentů v mé laboratoři je z oboru Biotechnologie léčiv, občas máme i studenty oboru Chemie. Studenti mají o bakalářské a diplomové práce v naší laboratoři obrovský zájem, takže mne moc rmoutí, že musím některé z nich odmítat. Do laboratoře se všichni nevejdou a jejich přijetí by hraničilo s pravidly bezpečnosti práce.