Jako malá toužila být egyptoložkou, pak ale zvítězila fyzika, tedy přesněji biofyzika a chemická fyzika. Absolventka Matfyzu Ivana Víšová se mimo jiné podílí na vývoji nových biosenzorů, které během chvilky dokážou v různých typech vzorků rozpoznat škodlivé viry či bakterie. Za svou disertační práci získala už několik ocenění, například Bolzanovu cenu od Univerzity Karlovy nebo nejnověji druhé místo v soutěži o Cenu Wernera von Siemense.
Kolik času v průměru trávíte v laboratoři?
Čas strávený v laboratoři je přímo úměrný tomu, kolik projektů je rozjetých a jak moc které hoří. A většinou jich je rozjetých hned několik a hoří všechno. Na začátku nebylo výjimkou, že jsem začala ráno a skončila taky ráno, ovšem druhý den. Postupně jsem si ale práci optimalizovala a teď už chodím domů třeba i v deset večer… Ale vážně, jsou dny, kdy do laboratoře nevkročím vůbec, takže to v průměru bude asi tak ta pracovní doba.
Utíká čas při experimentech jinak než v běžném životě?
Rozhodně ano! Člověk zapomíná nejenom na čas, ale taky na jídlo, pití a odpočinek. Většinou u toho ale nijak netrpí, protože se nemůže dočkat, jak experiment dopadne.
Věděla jste odmala, že jednou obléknete bílý plášť a budete zkoumat, jak svět funguje?
Jako malá jsem chtěla být egyptolog – dodnes se po večerech bavím luštěním hieroglyfů. Jak svět funguje, mě zajímalo zrovna tak, jen jsem dlouho nevěděla, že na to existuje škola. A když už jsem to věděla, tak kdyby mi někdo řekl, že budu fyzik, odpovím mu, že se asi zbláznil.
Ale stalo se. Co rozhodlo o tom, že půjdete studovat fyziku na Matfyz?
Ve finálním výběru školy asi hrálo roli několik faktorů. Kromě toho, že se ročník egyptologie neotevřel, to byly zaprvé naprosto nepřekonatelné zážitky ze Soustředění mladých fyziků a matematiků, které pořádala Katedra didaktiky fyziky Matfyzu, a zadruhé moje až otravná touha všemu porozumět a hledat ve všem vztahy, zákonitosti a pravidla. A nepochybně měly na mé rozhodnutí vliv taky předsudky společnosti, že holky matiku a fyziku nedělají. To v kombinaci s mojí povahou, která mě nutí překonávat samu sebe, způsobilo, že jsem se rozhodla jít na Matfyz. Po prvním týdnu na škole mi byly jasné dvě věci: že tohle nikdy nedostuduju – to jsem se ale pořádně spletla – a že i přesto je to přesně to, co chci dělat a čím budu trávit dny i noci.
Vystudovala jste obor Biofyzika a chemická fyzika. Čím vás zaujalo propojení fyziky, biologie a chemie?
Mám ráda přírodu a zároveň chci všemu porozumět do největší hloubky. Když začnete studiem, řekněme, chundelatých zvířátek a chcete jim rozumět pořádně, přejdete od etologie přes biologii, buněčnou biologii, chemii a biochemii až k fyzice. Pokud se fyzika využívá pro studium živé části přírody, dojdeme k odvětví biofyzika a chemická fyzika. Ale rozhodně se stále považuji za fyzika, ne biologa, i když mě k biologům často lidé řadí – nejspíš proto, že ve slově biofyzika je „bio“ na prvním místě.
Zkoumáte interakce biomolekul na syntetických površích. Proč je důležité vědět, jak se biomolekuly chovají?
Na to je několik úrovní odpovědí. Od filozofické až po čistě praktickou. Necháme-li stranou touhu po poznání světa, je zde aplikace. Člověk vždy chtěl a bude chtít pohodlnější, bezpečnější a zdravější život. A k tomu se hodí umět předvídat chování biomolekul, speciálně u povrchů. Můžete potom vymýšlet nové biosenzorické a analytické metody, můžete optimalizovat ztráty ve výrobě a v průmyslu, vylepšovat zdravotnické pomůcky, nástroje a implantáty. A to se bavíme o interakci biomolekul se syntetickými povrchy. Jsou tu ale i přirozené povrchy, jako jsou buněčné či virové povrchy a jejich interakce s biomolekulami – to se potom může hodit například při vývoji léčiv či zkoumání příčin onemocnění.
Co se o biomolekulách snažíte zjistit?
Já jsem se specializovala hlavně na výzkum interakcí biomolekul s tzv. „funkcionalizovatelnými antifoulingovými povrchy“, na kterém jsem pracovala nejprve chvíli v týmu optických biosenzorů na Ústavu fotoniky a elektroniky Akademie věd ČR a potom hlavně v Laboratoři funkčních biorozhraní na Fyzikálním ústavu Akademie věd ČR. Potká-li běžný povrch komplexní roztok z reálného světa, dojde k jeho samovolnému a okamžitému chemickému „zašpinění“ nánosem nespecificky naadsorbovaných biomolekul – takovému nánosu se říká fouling. Fouling znehodnotí původní vlastnosti povrchu – jeho čistotu, chemickou citlivost, hydrodynamické vlastnosti atd. Tzv. antifoulingové povlaky tomuto nespecifickému znečištění zabraňují. Můžete-li takovému povrchu vtisknout konkrétní definovanou a specifickou funkci, hovoříme o funkcionalizovatelném antifoulingovém povrchu. To znamená, že povrch, který zabraňuje nespecifické interakci libovolných molekul z roztoku, je schopný a ochotný reagovat specificky (definovaně) právě s jedním jediným typem předem známe molekuly. Toho se dá využít pro řízení reakcí, například interakcí buněk s povrchem či pro detekci biomolekul z roztoků v případě vývoje biosenzorů.
Interakce, které zkoumáte, probíhají ve složitých biologických prostředích. Jak si mám takové prostředí představit?
Ono je paradoxně těžší představit si z běžného života něco, co by složité nebylo. Taková voda z kohoutku obsahuje ohromné množství různých chemických sloučenin a třeba i mikroorganismů, jedná se už o komplexní prostředí. Pak ale samozřejmě máme ještě více komplexní roztoky, například vzorky jídla či tělních tekutin, které obsahují různé poměry rozličných tuků, proteinů, cukrů a dalších komponent. Zpravidla je to neznámé množství předem neznámých molekul, jen rámcově tušíme, co se v daném vzorku asi vyskytuje. Každá změna v chemickém složení vzorku ale způsobí změnu v molekulárních interakcích, ať už dějících se v objemu, nebo u povrchu. A jak jsem řekla, my ty interakce potřebujeme nejen chápat, ale v mnohých aplikovaných případech i řídit, kontrolovat. Komplexita biologických roztoků je veliký problém v téměř všech aplikacích pracujících s reálným světem místo s pečlivě přečištěnými a definovanými roztoky v laboratořích. Antifoulingové povrchy výrazně pomáhají s kontrolou biomolekulárních reakcí v komplexních roztocích.
Jak váš výzkum probíhá?
Typicky je na začátku nápad nebo problém, který je potřeba vyřešit. V ideálním případě následuje velká dávka literatury, kdy je potřeba dohledat, co se o problematice už ví, nastudovat si vše pro problém relevantní a přijít s konkrétním řešením. Následuje nákup a čekání na materiál a potom samotná experimentální část. Ta je typicky tak 3 – 4x delší, než jak si to člověk naplánoval, není výjimkou, že plány na měsíc nejsou ani po půl roce práce hotové. Následně přichází doba zpracování dat. Pak se buď přehodnotí hypotéza a jede se celé kolo znovu, nebo jsou výsledky natolik uspokojivé, že se začne psát publikace. Příprava publikace je kapitola sama pro sebe – zabere spoustu času a na rozdíl od práce experimentální bývá trochu úmorná.
Naznačila jste, že poznatky z vašeho výzkumu se dají využít například při vývoji biosenzorů. Vy sama jste se podílela například na vývoji biočipu, který dokáže přímo v terénu detekovat virus SARS-CoV-2. Jak takové zařízení funguje?
Tento konkrétní biočip vznikl za použití nejnovější funkcionalizovatelné antifoulingové povrchové úpravy na bázi zwitterionického terpolymeru, kterou jsme patentovali. Povrch je funkcionalizovaný protilátkami proti jednomu z proteinů viru SARS-CoV-2 a je tak schopný velmi efektivně vychytávat virus i z velmi komplexních prostředí bez nutnosti úpravy vzorku. Spojením s nově vyvinutým QCM systémem (systém pracující na bázi křemenných mikrovah) tvoří unikátní A-QCM technologii. Na této technologii, která už postupně proniká do průmyslu, pracujeme s kolegy na Fyzikálním ústavu AV ČR.
Takový biosenzor je malý, přenosný, velmi snadno ovladatelný a je schopný detekovat ve velmi krátkém čase, v řádu jednotek minut, klinicky relevantní koncentrace z neupravených vzorků tělních tekutin i povrchových stěrů. Navíc se může celý systém poměrně jednoduše a za zachování výše zmíněných kvalit upravit pro detekci dalších analytů, například bakterií z potravin či molekul z tělních tekutin.
Za svůj výzkum jste získala už několik ocenění – v loňském roce to byla Cena akademií V4 pro mladé vědce (Visegrad Group Academies Young Researcher Award), letos jste převzala Bolzanovu cenu, kterou uděluje Univerzita Karlova, a také Cenu Wernera von Siemense. Výsledky vaší práce jsou už nyní součástí jedenácti publikací v odborných časopisech. Máte také podíl na několika patentových přihláškách. To je celkem slušný výčet na jednu mladou vědkyni. Co to pro vás znamená?
Asi to, co pro každého vědce, tedy radost z odvedené práce a z jejího ocenění. Zároveň věřím tomu, že taková ocenění mohou pomoci mé vědecké kariéře v plenkách trochu povyrůst – může to být jeden z plusových bodů při hledání pozice či při žádání o podporu na projekty, ale upřímně doufám, že jen velmi malý plusový bod. Nejsem velkým fanouškem toho, když se při výběru žadatelů nebo zaměstnanců hledí na ceny. Vítězství v soutěži neznamená jen kvalitní práci, ale taky to, že se člověk do soutěže přihlásil a nějak vyhovoval parametrům dané soutěže víc než ostatní. Je to hezké, ale k porovnání kvality práce obecně to samozřejmě nijak nestačí.
Před rokem jste absolvovala doktorské studium a teď působíte na Fyzikálním ústavu AV ČR. Jste pevně rozhodnutá, že u vědy už zůstanete?
Mám takový neodbytný pocit, že v jiném než vědeckém světě bych nepřežila. Teď jsem na své první postdok pozici ve Společné laboratoři optiky Univerzity Palackého v Olomouci a Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR v týmu kvantové a nelineární optiky, kde se začínám zabývat metodami kvantového zobrazování se zaměřením na měření/mikroskopii slabých absorpcí pro potenciální bioaplikace. Je to změna od původního tématu, ale kdy jindy si to člověk může dovolit než při postdoku. Zároveň hledám postdoktorské místo v zahraničí. Jsem zatím v kontaktu s jednou skupinou ve Vídni a pracuji na sepsání projektu, který by mi pobyt zaplatil. Takže budoucnost je krapet nejistá, ale zjišťuji, že tak už to ve vědě prostě chodí.
Kde jinde kromě laboratoře bychom vás ještě často našli? Čemu se ráda věnujete?
Když nejsem v laboratoři, tak tančím. A přiznám se, že při nočních měřeních tančím i v laboratoři. Aktivně se už asi 18 let věnuji orientálním tancům, které také příležitostně učím, odnedávna již s diplomem „Trenér tanečních disciplín – taneční mistr“. Už 16 let mám taky skvělou kamarádku, fenku zlatého retrívra. Jmenuje se Kerunka a je důležitou figurkou v mé vědecké cestě, a samozřejmě i v životě. Společně jsme chodily na přednášky, učily se na zkoušky a sepisovala se mnou všechny moje práce. Ani nevíte, kolik toho člověk pochopí, když svůj problém dokáže vysvětlit psovi! A v dalších volných chvílích – kterých už moc není – maluji, jako věčný začátečník dělám pole dance a při každé možné příležitosti fotím detaily hmyzu, květin a přírodních struktur, které lidé rádi přehlížejí. Když se náhodou dostanu ke knížce, jsou to téměř výhradně buď hieroglyfy, nebo populárně naučná fyzika.
Mohlo by vás také zajímat:
Lukáš
Nádvorník: Věda už dávno není „one man show“
David
Nesvorný: Na začátku byla tenká knížka o astronomii
Učíme stroje
fyziku