Biofyzička Gálisová využije ERC k vývoji cílené dopravy léčiv

Je to velký úspěch. Na 1. lékařskou fakultu UK míří první prestižní startovní grant Evropské výzkumné rady (ERC). Získala jej slovenská biofyzička Andrea Gálisová, která po doktorátu v Praze působila v letech 2018 až 2022 i na Weizmannově institutu v Izraeli. Jako expertka na zobrazovací metody se tam dostala ke svému nynějšími výzkumnému tématu: extracelulárním vezikulům, jež byly donedávna považovány za jakýsi „buněčný odpad“. Oč jde? Proč jsou částečky zajímavé? A proč je užitečné je zkoumat?

 „Extracelulární vezikuly jsou malé váčky tvořené buněčnou membránou, které slouží k mezibuněčné komunikaci. V našem projektu je budeme upravovat pomocí metod molekulární biologie tak, aby dokázaly cíleně doručovat léčiva, zobrazovací látky nebo membránové proteiny do vybraných tkání a buněk. Upravené vezikuly budeme rovněž monitorovat v živém organismu (na myších) pomocí nejmodernější metody heteronukleární magnetické rezonance,“ vysvětluje obsah svého ERC projektu Gálisová.

Nyní pracuje jak v krčském Institutu klinické a experimentální medicíny (IKEM), kde studuje zobrazovací metody i myší modely, tak ve výzkumném středisku Biocev ve Vestci, jež je společným pracovištěm Univerzity Karlovy a Akademie věd. Je členkou a spoluřešitelkou (PI) laboratoře Jiřího Zahradníka, která se věnuje proteinovému inženýrství. A že na pracovišti vládne prima atmosféra, kterou oba zažili v kampusu „Weizmanna“, potvrzuje i štítek na dveřích jedné z laborek: mezi mnoha otitulovanými akademiky figuruje i jistý „Dr. Peter Venkman“, ano, vědecká parapsychologická hvězda ze slavné komedie Krotitelé duchů (1984)! Gálisové výzkum ovšem už není bláhové sci-fi, nýbrž přibližující se realita.

Gratulujeme vám k získání ERC Starting Grantu. Je to náročné a vysoce konkurenční klání. Mohla byste čtenářům magazínu Forum krátce představit, čeho se váš projekt týká?

V první řadě mockrát děkuji. Můj ERC projekt se zabývá vytvářením a vývojem nových transportních systémů, tedy systémů, které dokáží doručovat nějaká léčiva do konkrétních tkání. Využívám k tomu extracelulární vezikuly – to jsou malé částice, které vylučují všechny buňky v lidském těle a které sloužívají jako prostředek mezibuněčné komunikace. A my se snažíme tyto maličké vezikuly využít pro náš prospěch tím, že je vhodně modifikujeme, a chceme tak doručovat léčiva nebo proteiny s terapeutickým účinkem přímo do tkání.

Bude se váš výzkum soustředit pouze na tento mechanismus, nebo už cílíte i na nějaké konkrétní choroby, proti nimž by tento přístup mohl i fungovat?

V této fázi mi jde spíše o platformu – vyvíjíme celý systém jako takový. Zaměřuji se ale na rakovinu, konkrétně na rakovinu prsu, protože je to relativně jednoduchý a dobře uchopitelný model pro základní výzkum a tento typ rakoviny je navíc velice rozšířený. A pracuji také na myškách, na myších modelech.

Vaše práce probíhá v Biocevu, ale také v krčském IKEM. Jak se to doplňuje?

Poslední tři roky jsem právě v IKEM řešila vlastní projekt Grantové agentury ČR, v rámci nějž jsem se soustředila na přípravu metod a pracovala hlavně s magnetickou rezonancí (MR) – konkrétně na zobrazování těchto malých částic. Teď se už v ERC více zaměřuji i na biologii a proteinové inženýrství, takže další krok vede směrem k více biologickému výzkumu.

Dá se říci, že vaše práce propojuje vybavení a expertízu více institucí? Na jedné straně úplně základní výzkum, na druhé jakoby cílenější aplikace?

Řekla bych, že je to vlastně kombinace. Tak i tak, aj aj (říká slovensky). Hlavním důvodem, proč jsem zůstala také v IKEM, je možnost využívat speciální přístroje pro preklinickou magnetickou rezonanci. Ty nejsou běžně dostupné – jde o velmi silné magnetické pole určené pro zobrazování malých zvířat. Tento nejnovější přístroj na MR se nachází v malé budově v IKEM, které říkáme „domeček“.

Je to doslova vysněný stroj, o který jsme se snažili desetiletí, naštěstí se to povedlo loni profesoru Danielu Jirákovi. Jde o velmi moderní skener, který dokáže i heteronukleární zobrazování. To znamená, že nezobrazuje jen vodu, jak bývá běžné, ale i další jádra, například fluor. Ten se v těle přirozeně nenachází, a proto můžeme sledovat jeho signál velice specificky. V centru Biocev budeme využívat zejména metody základního výzkumu a vybavení na studium proteinů a buněk.

Ale nositelem grantu jste vy a vaše mateřská 1. lékařská fakulta UK, že?

Ano, grant je administrativně vedený na 1. LF UK. Dohodli jsme se, že zobrazovací měření budeme provádět na přístrojích v IKEM, ale stěžejní výzkum bude soustředěn zde v Biocevu.

Jak bude vypadat váš řešitelský ERC tým pro dalších pět let? Máte už kolem sebe postdoky či doktorandy, nebo je budete teprve hledat?

V tuto chvíli již mám jednoho blízkého spolupracovníka: doktora Jiřího Zahradníka, který se specializuje na proteinové inženýrství. To budeme potřebovat. Studenty a doktorandy budu teprve nabírat – v průběhu prvního půl roku, možná roku projektu. Plánuji zaměstnat dva doktorandy, také postdoka a několik staff scientists. Takže ano, jsem hlavní řešitelkou ERC projektu, ovšem postupně budeme náš tým rozšiřovat o specialisty z příbuzných oborů.

Vy jste specializací spíše bioložka, nebo biofyzička?

Dá se říct, že jsem bioložka i biofyzička. Zabývám se jak magnetickou rezonancí, tak i studiem extracelulárních vezikul. Témata, kterými se zabýváme jsou velice interdisciplinární a vyžaduji expertízu v několika oborech. Můj kolega Jiří mi pomáhá s návrhem a designem proteinů, které přidáváme na povrch těchto vezikul, aby měly námi požadované vlastnosti.

Jiří Zahradník: Jde hlavně o modifikace a úpravy proteinů, aby se v prostředí exozomu (jednoho typu vezikul, váčků – pozn. red.) správně prezentovaly a co nejlépe fungovaly.

Pokud jde o váš tým, koho ještě a s jakou expertízou potřebujete přibrat?

Určitě potřebuji někoho, kdo se vyzná v práci s extracelulárními vezikulami, protože je to velmi specifická věc – a práce s nimi je i technicky náročná. Také hledám studenty, kteří už budou mít alespoň základní povědomí o této oblasti. Dále potřebuji někoho, kdo rozumí zobrazovacím metodám, práci s malými zvířaty a další odborníky na proteinové inženýrství. Ale věřím tomu, že šikovný student se umí naučit dané práci i bez předešlých zkušeností.

Budete vyvíjet i vlastní zvířecí modely?

Ano, celá platforma se bude vyvíjet v Biocevu. Je to velký biologický projekt zahrnující klasickou laboratorní práci, proteinové inženýrství a podobně. Ale až budeme mít finální produkt, budeme jej testovat na myších pomocí magnetické rezonance, a to v IKEM.

Předpokládám, že vzhledem k prestiži ERC grantu nebude ani problém získat kvalitní zájemce o spolupráci. Budete nové pozice inzerovat v odborných časopisech?

Plánuji začít přes evropské portály pro vědecké pracovníky, jako je EURAXESS, které jsou propojené s Evropskou unií. Tam si studenti a vědci jednoduše najdou zajímavé nabídky a můžeme si vybrat skutečně ty nejlepší kandidáty, plus to zkusíme přes stránky vědeckých společností a samozřejmě také Biocevu.

Jiří Zahradník: Pokud mohu doplnit, už teď dostáváme e-maily od uchazečů, často i z USA, protože tam se vlastně v poslední době hodně mění vědecké prostředí... Pro řadu vědců je to složitá situace, často se stává, že nemají finance na pokračování svých výzkumů. Spolupracujeme s kolegou, kterému byly ukončeny granty v National Institutes of Health (NIH). Je to imunolog a právě v oblasti imunity žen a mužů, kde se mluví o „pohlaví“, se řešilo slovíčkaření, jakoby nevhodná slova, což (Trumpova) administrativa velmi sleduje a leckterý jazyk se může stát překážkou výzkumu...

„Bylo skvělé pracovat v prostředí, kde člověk nemusí neustále přemýšlet, zda má finance na všechny experimenty,“ vzpomíná Gálisová na Izrael.

Váš tým bude tedy mezinárodní, vlastně díky vám dvěma – Slovence a Čechovi – už i je...

(směje se) Určitě bude. To je pro mě velmi důležité – mít různorodé prostředí, kde různí lidé přinášejí odlišné pohledy, zkušenosti a nápady. Vlastně už dnes je to naše realita.

Jiří Zahradník: V našem týmu sice máme i jednoho Čecha (Martin Mokrejš), ale Prokopios Andrikopulos je z Řecka, Adam Hruška je slovenský student, doktorandkami jsou Aditi Konar z Indie, Bailasan Haidar z Libanonu a Žuo-ťin Tchien (Ruojin Tian) z Číny, máme v týmu též Oleksije Redčenka původem z Ukrajiny. Taková pestrost je opravdu velkým přínosem.

Vy oba máte zkušenost z Weizmannova institutu. Co vám tamní působení přineslo?

Byla to úžasná zkušenost. Byla jsem tam ale tehdy překvapivě jednou z mála zahraničních studentek – většina byli Izraelci. Institut je špičkově vybavený, má nejlepší přístroje, jaké může mít. Vše je soustředěno do jednoho kampusu, krásného a velmi dobře propojeného na malém místě. Když člověk potřebuje něco změřit, stačí přejít pár kroků do jiné budovy. Mají tam i jeden z nejlepších „magnetů“ na světě.

Je tam větší svoboda. Bylo skvělé pracovat v prostředí, kde člověk nemusí neustále přemýšlet, zda má finance na všechny experimenty. Nebyli jsme ani nuceni každý rok publikovat článek, jen abychom si udělali „čárku“ do výkazu. O psaní timesheetů ani nemluvě... Šlo spíše o to dělat opravdu kvalitní, výbornou vědu – a výsledky s tím přirozeně i přišly.

Jiří Zahradník: I díky tomu je tam velká ochota spolupracovat. Atmosféra je hodně otevřená, nádherná, kdy vám lidé vyloženě pomáhají a není to tak konkurenční jako někde jinde. Důležitý je společný cíl být nejlepší. To místo má „drive“!

Našla jste už v Izraeli od roku 2018 nějaké zárodky toho, čemu se dnes v ERC věnujete?

Ano, právě tam jsem začala pracovat s extracelulárními vezikulami – do té doby jsem je vlastně skoro vůbec neznala! Propojila jsem ovšem svoji původní expertízu v oblasti magnetické rezonance a kontrastních látek s aplikací nad tímto novým tématem.

Jiří Zahradník: Pro mě to byla rovněž velká změna – naučil jsem se tam moderní in vitro techniky řízené evoluce a jejich aplikace na studium proteinové interakce. To vše pak využívám i v našem současném výzkumu, a bude to i součástí mého vlastního ERC proposalu...

Neříkejte, vy už také podáváte svůj vlastní ERC záměr?!

Jiří Zahradník: Ano, připravuji se na podání, pravděpodobně brzy, v půlce října je deadline. Mohlo by se to v něčem doplňovat i s Andreinou prací – je to přirozeně komplementární.

Vraťme se k němu, k již získanému ERC. Jaký máte celkový rozpočet a nač půjde?

Rozpočet činí asi 1,8 milionu eur (44 milionů korun). Přibližně 400 tisíc eur půjde na přístroje.

Jaké přístroje budete pořizovat?

Potřebuji hlavně ultracentrifugu – to je základní přístroj pro izolaci a přípravu extracelulárních vezikul, pro mě základní kámen práce. Dále pořídíme „počítadlo“ vezikul, abych vždy věděla, kolik jich ve vzorku mám a mohla je přesně dávkovat. A k tomu ještě fluorescenční mikroskop pro sledování buněk a vezikul.

Projekt máte psaný na pět let. Nebojíte se, že se nákup a výběrka protáhnou?

Doufám, že to půjde rychle (směje se). Ale kdyby opravdu nastal problém s tendry, máme možnost využívat také již existující přístroje v Biocevu či IKEM, které jsou k dispozici tady na pracovišti. Takže můj výzkum může začít prakticky okamžitě.

A to bude kdy? Kdy váš projekt oficiálně začíná?

Od příštího roku, konkrétně od 1. ledna 2026.

Jaké výsledky za těch pět let očekáváte?

Hlavním cílem je vyvinout novou platformu – to je alfa a omega ERC projektu. Chceme vytvářet vezikuly se specifickými vlastnostmi, které umožní doručování proteinů do buněk. Máme několik postupných kroků, každý bude důležitý... Postupně vezikuly označíme kontrastními látkami pro magnetickou rezonanci. A nakonec je chceme aplikovat na model imunoterapie. Takže se „barvičky“ a doručování pěkně spojí. Samozřejmě bychom novinky rádi publikovali v top časopisech, ale bude záležet, jak se nám bude dařit.

Do jakých časopisů výzkum cílíte? Je možný Nature, Science, PNAS či Cell?

Pravděpodobně to bude spíše do biotechnologicky zaměřených časopisů, jako je Nature Biotechnology nebo Nature Biomedical Engineering, protože jde o vývoj systémové platformy. Není v plánu jakoby klasický „veliký“ objev nějaké nové molekuly; spíše než basic science to bude metodický posun.

Už jste naznačila možný aplikační potenciál v imunoterapii. Jaké přínosy očekáváte v horizontu – řekněme – pěti až deseti let? Bude to směřovat k cílenější léčbě chorob?

Velmi doufám, že ano. Už teď existují první práce, takové vlaštovky, které ukazují, že by tento přístup mohl zlepšit léčbu nemocí, zejména v oblasti rakoviny a imunoterapie. Rádi bychom dosáhli podobného efektu, jako mají současné CAR-T cells. Ty fungují tak, že se pacientovi odeberou jeho vlastní buňky, geneticky se upraví a znovu se mu vrátí do těla. My bychom chtěli vyvinout cell-free, bezbuněčnou metodu jako alternativu, která by efektu dokázala dosáhnout prostřednictvím extracelulárních vezikul. A to by mohlo pomoci v terapii rakoviny: to se již užívá na malignitu krve, ale vyvíjejí se i postupy pro pevné nádory.

Takže jde o platformu, kterou bude možné i patentovat?

Ano, myslím, že ano. V projektu je několik kroků, které mají potenciál být patentovatelné.

Mluvila jste o tom, že vezikuly jsou velmi malé a obtížně se označují. Jak to chcete řešit?

To je velká výzva. Většinou se kontrastní látky dostávají dovnitř jen tehdy, když vezikulu narušíme – například mechanicky ultrazvukem nebo elektroporací. Ale to vezikulu poškodí, a efekt není ideální. My proto chceme vyvinout nový způsob pomocí proteinového inženýrství – zabudujeme do membrány vezikul specifické proteinové kanály, které přirozeně přenášejí kontrastní látky dovnitř. Tím získáme zcela nový způsob značení vezikul pro zobrazování.

Dá se říci, že některé země jsou v oblasti vašeho výzkumu silnější než jiné?

Například ve Švédsku je na Karolinska Institutet velmi silná skupina, se kterou bychom v budoucnu mohli spolupracovat. To jsou velcí experti na genetickou modifikací vezikul. V Evropě funguje několik dalších skvělých skupin a jedna je například i na Islandu. S touto skupinou úzce spolupracuji.

Jiří Zahradník: V proteinovém inženýrství jsou v Evropě i ve světě skuteční lídři – například skupina Davida Bakera, nositele Nobelovy ceny za chemii (2024), který působí v USA. Ti jsou výsledkově zcela nedostižní, tým pracuje na Washingtonské univerzitě v Seattlu.

Předpokládám, že se s experty na vezikuly potkáváte i na konferencích.

Komunita kolem extracelulárních vezikul je poměrně mladá – intenzivně se rozvíjí teprve posledních pár let. Předtím se totiž vezikuly považovaly jen za jakýsi „buněčný odpad“. Dnes víme, že mají velký význam a užitek. Komunita je velmi přátelská a otevřená spolupráci. Loni jsme také založili Českou společnost pro extracelulární vezikuly (CzeSEV), ve které propojujeme různé skupiny v rámci České republiky.

Působíte na 1. lékařské fakultě UK. Věnujete se i výuce, nebo jen výzkumu?

Zatím ještě ne, ale určitě bych ráda v budoucnu učila. Učení mám ráda. Jen za poslední tři roky, kdy jsem připravovala GA ČR projekt a pracovala na vývoji platformy, jsem na to neměla kapacitu. Ale do budoucna bych se výuce na Karlovce chtěla věnovat víc.

A vy, pane doktore Zahradníku, plánujete již někde habilitaci?

Jiří Zahradník: Ještě ne, ale někdy snad ano. Už teď učím vybrané kapitoly proteinového inženýrství nejen na 1. lékařské fakultě UK, ale také na Vysoké škole chemicko-technologické (VŠCHT). To mě baví a rád bych v nastoupené akademické dráze pokračoval.

Jak jste se vůbec dostala z Univerzity Komenského v Bratislavě na pražskou UK?

Dostala jsem v roce 2012 nabídku v rámci programu Marie Curie, respektive jsem se přihlásila do výběrového řízení. Věděla jsem, že se na IKEM a v rámci doktorského studia na 1. lékařské fakultě UK pracuje s magnetickou rezonancí, dělají zde zajímavý výzkum v oblasti kontrastních látek. Proto jsem se rozhodla přijít sem na doktorát.

Váš ERC projekt poběží pět let. Jak si představujete, že budou vypadat výsledky? Co všechno očekáváte? Monografie či také nějaké další výstupy?

Naší prioritou jsou kvalitní vědecké články – to je samozřejmě základ. Pokud se nám k tomu podaří podat i patenty, bude to velký úspěch.

A co třeba spin-off, nějaká biotechnologická firma?

V Čechách už jeden spin-off s tématem vezikul vznikl, jmenuje se Terasom, který se zabývá úpravami exosom. Myslím, že prostor pro biomedicínské aplikace tady skutečně je.

Jste spokojená se zázemím, které máte na 1. LF UK a v centru Biocev?

Vědecky je to tu skvělé. Kombinace s IKEM je výborná, Biocev je velmi dobře vybaven – máme špičkové mikroskopy, průtokovou cytometrii, proteomické laboratoře. Jediné, co nám asi chybí, je příjemnější venkovní prostředí – chtělo by to tu trochu více zeleně, stromy. Často si z toho děláme legraci, že nám chybějí stromy (směje se a Jiří souhlasně přikyvuje). Zázemí je perfektní, ale prostředí kolem nás by mohlo být přívětivější – i kvůli přilákání studentů.

U Weizmannova institutu v Izraeli jste si pochvalovala také atmosféru kampusu...

Ano, tam byl kampus opravdu krásný a otevřený, lidé se potkávali i neformálně, například u kávy, a často z toho vzešly nové nápady! Tady by se něco podobného rovněž hodilo, ale rozumím tomu, jak centra Biocev či nedaleký superlaser ELI těsně za Prahou vznikaly.

Jiří Zahradník: Neformální prostředí je pro vědu důležité. Člověk se potká, probere s kolegy nápady a může to posunout výzkum. My to občas vnímáme jako požehnání i prokletí – máme srovnání s prostředím, jež bylo opravdu inspirující, a víme, že by to mohlo být lepší i zde.

Andreo, prozraďte, když nejste v laboratořích, jak relaxujete?

Nejčastěji cvičím jógu – nejen že ji praktikuji, ale také ji sama vyučuji. Je to důležitá součást mého života, pomáhá mi vyčistit hlavu a „zresetovat se“. To je super. Baví mě také tanec a výlety do přírody.

Jóga bývá někdy vnímána jako duchovní, ezoterická nauka a niterné cvičení. Jak to jde dohromady s tvrdou vědou, biofyzikou? Ladí to?

Doslova to ladí! Při józe se ladíme na klidnější stav mysli a při magnetické rezonanci ladíme magnet na rezonanční frekvenci dané látky. Pro mě je jóga krásné propojení těla a mysli. Díky fyzickému cvičení se totiž uklidní i mysl, což je užitečné v běžném životě, ale také ve vědě a výzkumu. Je to vlastně v něčem podobné – jóga i věda je pro mě o disciplíně, zvídavosti a objevování možností. To mě neustále žene dopředu.