„Snažím se pochopit mechanismy arytmií, které jsou jednou z hlavních příčin smrti lidí na celém světě. Kombinuji výpočetní modely – simulaci a modelování buněk v počítači – a laboratorní výzkumy,“ vysvětluje mi Jakub Tomek, co vlastně ve Velké Británii dělá. „Tyto dva přístupy se výborně doplňují a jdou skvěle dohromady. Taková kombinace je hodně unikátní, moc lidí na světě to tak nedělá,“ usmívá se.

Co vlastně dělá takový výpočetní kardiolog?

V počítači stavíme lidské buňky, a to od základních stavebních kamenů, což jsou třeba různé proteiny. A pak je zkoumáme. Modelujeme v těch buňkách nemoci, například cukrovku nebo srdeční selhání, a vystavujeme je účinkům léků. Snažíme se pochopit, proč vznikají různé poruchy, proč se buňky stahují nebo reagují nějak jinak, než bývá běžné. Zjišťujeme také, které léky jsou bezpečné nebo které by mohly být účinné.

Zkostnatělý státZkostnatělý stát

Každý třetí startup uteče za hranice. Zdejší podmínky mladým podnikatelům nedávají smysl, říká Barbora Werdmölder

Jak jste se dostal k tomu, co děláte? Inklinoval jste spíše k biologii, nebo k výpočetní technice?

Když jsme měli poprvé na gymnáziu informatiku, málem mě z té školy vyhodili. Tak moc mi to nešlo, tak moc jsem nechápal, co se v tom počítači děje. Časem se to zlepšilo. Ale měl jsme rád hlavně matematiku, a tak jsem tak nějak směřoval na matfyz. Informatika se nabízela, zaujala mě umělá inteligence, uvažoval jsem, že bych s ní mohl pracovat v herním průmyslu.

Přírodu jsem rád zkoumal vždycky, k biologii jsem ale začal inklinovat až na vysoké škole, kde jsme se poznali také s mou současnou manželkou, a to propojení nás zajímalo oba. Integraci výpočetní techniky a biologie jsem se věnoval v bakalářské i diplomové práci.

A díky nadaci Bakala Foundation, jejíž podpora nám opravdu změnila život, jsme oba zamířili do Oxfordu na interdisciplinární program doktorátu. A až tam jsem se dostal ke kardiologii. Začal jsem zkoumat, jak funguje srdce, a to mě fascinovalo.

Co konkrétně vás na lidském srdci fascinuje?

Složitost jeho buněk. V srdci probíhají elektrické vlny, jejich prostřednictvím buňky komunikují. A v důsledku změn iontových koncentrací se postupně stahují. Fascinuje mě velká složitost těchto buněk, které jsou pak docela jednoduše zapojené do svalu.

V tom je zajímavé i srovnání s mozkem. Tam je to naopak: spíše jednoduché buňky s velmi složitým propojením. Ve své práci se tak snažím rozkrývat interakce desítek procesů a zkoumat, zda z nich vzniká užitečné, nebo nebezpečné chování. Můžeme pak řešit, na jaké části buňky máme zacílit, abychom špatné změny napravili.

Je srdce už dobře prozkoumané? Víme o něm většinu věcí, nebo jich naopak většinu nevíme?

Problém je, že my ani nevíme, co nevíme. Pokud se budeme bavit například o tom, jak se srdce adaptuje na dlouhodobý stres nebo jak přechází ze zdravého stavu do nemoci, víme toho myslím poměrně málo.

Vždy jde ale o úhel pohledu. Kdybychom se potkali s vědcem z přelomu 19. a 20. století, bude nadšený, že už všechno víme. Ale čím hlouběji ty věci zkoumáme, zjišťujeme, že toho nevíme hrozně moc.

Když se podíváme na to, jak fungují orgány a buňky, z dálky tomu rozumíme, všechno dává smysl a dokážeme to inženýrsky popsat. Čím ale jdeme níž – a dostaneme se třeba až ke genové regulaci –, věci přestávají dávat hezký smysl.

Začíná v tom být chaos a nepořádek tím, jak to příroda všechno evolučně postavila. Postavila to tak, aby to fungovalo, ne aby se to v úplném detailu snadno chápalo.

Pořádek je jen v těch nejvyšších patrech, v dnešní vědě se ale stále častěji dostáváme do toho chaosu nižších pater. Tam věci přestávají dávat smysl. V tomhle je ale právě velká výhoda výpočetního modelování, s jehož pomocí můžeme vznik pořádku z chaosu rekonstruovat a pochopit.

Jak na kyberbezpečnostJak na kyberbezpečnost

Jeho hra učí, jak se bránit hackerům. Bezpečnostní návyky získáváme podprahově, říká Petr Mojžíš

Na jakých experimentech v současnosti pracujete?

Asi před rokem mě napadl nový mechanismus vzniku arytmií srdce při infarktu a po něm. Tohle v současnosti zkoumáme, proč vznikají. Pokud se ten můj nápad potvrdí – a máme v tomto ohledu velmi zajímavá aktuální data z mikroskopie –, bude to znamenat průlom. Ale ten výzkum potrvá ještě několik let.

Pokud se potvrdí váš nápad, bude to znamenat i vývoj nových léků a třeba i to, že přestanou umírat lidé, kteří dnes umírají?

Doufáme v to. Pokud se ukáže, že jsme měli pravdu. Jedinou otázkou pak bude, jak ten lék do srdce dostat. Protože to je ve chvíli, kdy se srdeční tepny při infarktu ucpou, problém. Léky do srdce nedotečou. Není to ale myslím neřešitelné.

Jak moc je váš obor napojený na farmaceutické firmy?

To je výborná otázka, česká i evropská společnost by se měla oprostit od toho, že průmysl a komerční aplikace jsou něco nevábného a „pod vědeckou úroveň“.

V průmyslu probíhá spoustu skvělého výzkumu a průmysl je v tomto často partnerem akademického světa. I já spolupracuji s řadou firem. Spojené státy jsou v tomto ještě daleko dál, tam je běžné, že profesoři mají spinouty.

Ale ani v Oxfordu není situace špatná - výpočetní modely, které vyrábím, se licencují přes Oxfordskou inovační kancelář. Firmy je pak využívají právě třeba k testování léků. A je to ohromné.

Nemoci srdce jsou pořád hlavním zabijákem lidí a potřebujeme nové léky. Zároveň díky výpočetním modelům můžeme testovat třeba i bezpečnost léků proti rakovině nebo antipsychotika a jejich účinky na srdce.

Také to je nesmírně důležité – vedlejší efekt na srdce je jeden z hlavních důvodů, proč je ukončen vývoj nadějného léku, nebo proč dokonce lék musí být stažen z trhu – v obou případech dochází k obrovské finanční ztrátě, které se právě snažíme předcházet.

Jaký má tedy vaše práce byznysový potenciál?

Byznysově je to celé velmi zajímavé. Sám bych se také mohl pustit do toho, že bych založil firmu a celé to více komercializoval. Ale to není něco, co by mě tak naplňovalo nebo co bych tak potřeboval.

Jsem vlastně rád, když za mě tu komercializaci vyřeší Oxfordská inovační kancelář. A já se mohu soustředit na chápání mechanismů a vývoj modelů. Určitě se tomu ale do budoucna nebráním.

Zákulisí reality showZákulisí reality show

Vypadl ze Survivora, a tak je z něj znovu Gustáv Husák. Fandím Natálii a Radkovi, říká Václav Šanda

Jak vám pomáhá technologický vývoj? Protože předpokládám, že teď výsledků dosahujete snadněji a rychleji než jen před pár lety…

Jedna z věcí, která se v poslední dekádě dala do pohybu a pořád zrychluje, je dostupnost dat. Mnoho výzkumů se dá díky tomu uskutečnit v počítači. Revoluci to znamená ve zkoumání malých molekul a toho, které z nich mohou být v lécích prospěšné. Vědci, kteří se tím aktuálně zabývají, za to nedávno dostali i Nobelovu cenu. Je to bez debaty velká věc a pokrok, to víme už teď.

Významná pro nás je i akcelerace výpočtů na grafických kartách. Simulovat jednu buňku v počítači není problém, postavit takto celé srdce ale ještě nedávno znamenalo třeba tříhodinovou práci na superpočítači na jeden úder srdce.

Tohle ale rapidně zrychluje a díky grafickým kartám lze podobné simulace provádět už i na domácích počítačích. Najednou toho můžeme simulovat daleko více a daleko rychleji. A přibližujeme se k tomu, simulovat personalizované srdce pro jednotlivé pacienty.

Pomůže vám umělá inteligence?

Umělá inteligence nám pomáhá vyvíjet a psát kódy, ale pro náš obor zatím není úplně revoluční. Velký potenciál má v dolování informací právě z velkých dat, v její schopnosti velká data shrnout. V tom se pořád zlepšuje, stejně jako v datových analýzách.

Kdybyste se nedostal na doktorát do Oxfordu, ale zůstal v České republice, dělal byste to, co děláte?

Vůbec ne, ani náhodou. A určitě bych se s tou prací nedostal tam, kam jsem se dostal. Byla to ale jedna z mnoha náhod, za kterou vlastně můžou prarodiče mé ženy.

Po jedné úspěšně složené zkoušce se totiž do nás pustili, že jestli chceme vážně dělat vědu, musíme jít do zahraničí. Což nás původně prostě nenapadlo – i to ukazuje, jak moc člověka ovlivňuje to, co vidí kolem sebe. Byli jsme na matfyzu, což byla v našem vnímání nejlepší dostupná škola.

Prarodiče Markéty ale měli zahraniční zkušenost, upozornili nás na to a my jsme si uvědomili, že to, co nás baví, tedy integrace výpočetní techniky a biologie, se v Česku skutečně moc nepraktikuje.

Ucházet se o stipendium Bakala Foundation nebylo snadné, přihlášky musí být opravdu na vysoké úrovni, a když člověk už v tomto přijímacím řízení uspěje, říká mu to vlastně, že má na top univerzity na Západě. Ale nám to oběma vyšlo.

Podnikání v ČeskuPodnikání v Česku

Finančák vás vidí. Daně je potřeba platit správně, státu unikne jen máloco, varuje šéfka daňových poradců

Naučil jste se tedy na Oxfordu něco, co byste se v Česku nenaučil?

Technicky tolik ne. Výuka tam byla v průměru spíš horší než na matfyzu. Jde ale o to, s jakými lidmi jsem se tam setkal. S těmi, kteří v týmech řeší ty nejzajímavější otázky, mají na výzkum peníze a zároveň vědí, jak své výsledky prodat.

Určitě jsem se tam nenaučil lépe programovat, ale zjistil jsem, jak identifikovat, co je zajímavá a velká otázka, jak ji začít řešit a jak si k tomu najít spolupracovníky.

Základním oxfordský přístup totiž spočívá v tom, že míříte na ty nejdůležitější otázky. Pak je zkoušíte vyřešit a pak chcete připravit zajímavé publikace, na které navážou kolegové po celém světě. Český systém je v tomhle daleko skromnější. I v Česku místy vzniká skvělá věda, ale spíš systému navzdory než díky němu.

Jakub Tomek

• Výpočetní a experimentální kardiolog působící na univerzitě v Oxfordu

• Zabývá se zejména výpočetními modely srdce a souvisejícími laboratorními výzkumy

• Doktorské studium absolvoval na univerzitě v Oxfordu

• Před tím studoval Matematicko-fyzikální fakultu Univerzity Karlovy

• Špičkové vědě se věnuje rovněž jeho manželka Markéta, která se zabývá genomikou a výzkumem příčin vzniku rakoviny