Vědci z Univerzity Palackého propojují výzkum. Výsledkem je projekt CATRIN

Zajistit dostatek pitné vody a potravy pro přibližně 11 miliard lidí. Najít levný a bezpečný zdroj energie nebo zdokonalit diagnostické metody a ulevit již teď přetěžovanému zdravotnickému systému. To jsou globální výzvy, kterým čelí věda po celém světě. Ta česká není výjimkou.

Problémy, před nimiž badatelé stojí, jsou tak složité, že vyžadují široké propojení napříč různými obory, jedním slovem spolupráci. Nestačí znát svůj projekt do nejmenších odborných detailů, důležité je také chápat, jaké společenské dopady způsobí jeho zavedení do praxe. Proto na Univerzitě Palackého v Olomouci vznikl Český institut výzkumu a pokročilých technologií (Czech Advanced Technology and Research Institute – CATRIN).

Zatím sdružuje tři výzkumná centra, k nimž se v budoucnosti mohou přidávat další. Celý systém je naplánován jako otevřená struktura s cílem udržet konkurenceschopnost české vědy ve světovém měřítku. Už teď v něm běží několik pozoruhodných vědeckých programů.

Superkondenzátory na uchování energie
Pětačtyřicetiletý Michal Otyepka je zastupující ředitel Regionálního centra pokročilých technologií a materiálů (RCPTM) a špičkový fyzikální chemik. Stál u objevu fluorografenu (nejtenčího existujícího izolantu) a podílel se na vývoji prvního nekovového magnetu. Nyní se s kolegy soustředí na vývoj materiálů z grafenu, což je ultratenká vrstva atomů uhlíku s mimořádnými vlastnostmi. Grafen je například několikanásobně pevnější než ocel a vede elektrický proud lépe než měď. Jeho deriváty jsou superfunkční, hodí se v medicíně, při ochraně životního prostředí, ve vysoce účinných katalyzátorech či elektronice. Otyepka zkoumá jejich využití při ukládání energie v superkondenzátorech a je v tom tak úspěšný, že loni získal v České republice ojedinělý grant na přenos výsledků výzkumu do praxe. „Superkondenzátory mají budoucnost v automobilovém průmyslu či elektrotechnice. Ve spolupráci se zahraničním partnerem náš materiál brzy otestujeme na reálných součástkách,“ uvedl Otyepka.

Grafenové deriváty z laboratoří RCPTM také slouží k propojování světa biomolekul s nanomateriály: „Z přírody si vypůjčíme vhodné enzymy, připoutáme je na náš materiál a použijeme třeba pro elektrochemickou přeměnu oxidu uhličitého na metanol. Takto lze přeměnit skleníkový plyn na palivo či průmyslovou surovinu.“
Otyepka si od CATRIN slibuje, že „pod jednou střechou se vědecké týmy rychleji sladí. Efektivněji komunikují, mohou snadno sdílet technologie a drahé přístroje, a také dosáhnout lepšího soustředění na společný cíl.“ Taková atmosféra vede k dalšímu hledání spolupracovníků napříč celou univerzitou a v zahraničí. Z výsledků jejich práce bude nakonec těžit celý olomoucký region.

Tajemství krve
Jedním z nejvýznamnějších procesů v živém organismu je přenos kyslíku krví. Probíhá tak, že kyslík se naváže na červené krevní barvivo (hemoglobin) a přitom změní současně jak elektronový spin, tak magnetismus. Krev obohacená o kyslík v plicích je nemagnetická, zatímco krev, která kyslík odevzdala v tkáních a navázala kysličník uhličitý, je magnetická. Mechanismus tohoto procesu dosud nebyl plně objasněn, což chce změnit tým vedený profesorem  Pavlem Hobzou.

Tento mezinárodně uznávaný odborník ve výpočetní a teoretické chemii, nositel ocenění Česká hlava a nejcitovanější tuzemský vědec je oporou RCPTM. Proslulost mu zajistil zejména objev nepravé vodíkové vazby, jímž zpochybnil do té doby platná dogmata. V současnosti se věnuje hlavně počítačovému navrhování léků, k pochopení mechanismu přenosu kyslíku kolem sebe shromáždil specialisty na experimentální a teoretickou (kvantověchemickou) chemii a fyziku. Ve výzkumu využijí právě i grafen. „Věříme, že získané závěry povedou k  poznání, jak proces probíhá na molekulární úrovni. To pak umožní detailně porozumět procesům na buněčné úrovni,“ vysvětlil Hobza.

Potraviny pro budoucnost
Součástí CATRIN se stalo i Centrum regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum (CRH), kde probíhá studium dědičné informace rostlin.   Šlechtění zemědělských plodin za pomoci molekulárních technik je naprosto nezbytné pro získání nových odrůd, které budou dosahovat vysokých výnosů i v suchém klimatu a za prudkých výkyvů teplot. Dále musejí být odolnější vůči chorobám a škůdcům, abychom mohli omezit používání pesticidů. Moderními metodami lze dokonce upravit vlastnosti plodin tak, aby u konzumentů nevyvolávaly alergické reakce nebo měly vyšší obsah zdraví prospěšných látek. „Bez modifikací dědičné informace těchto cílů nedosáhneme. K úpravě genomu rostlin používáme metodu CRISPR-Cas9, někdy se jí říká molekulární nůžky. Najdeme příslušný gen odpovídající za určitou vlastnost a pomocí těchto nůžek ho takzvaně vypneme. Tak získáme rostlinu s požadovanými vlastnostmi,“ uvedl vědecký ředitel CRH a nositel ocenění Česká hlava za rok 2018, profesor Jaroslav Doležel.

Rostlinný genetik přispěl spolu se svými kolegy k přečtení genetické informace významných plodin, jako je ječmen, pšenice, žito či banánovník. To ale pro pochopení, jak dědičná informace určuje vlastnosti rostlin, nestačí. Nyní proto jeho tým studuje uspořádání DNA v buněčném jádře. Jejich práce nekončí v laboratořích. S novými technikami seznamují šlechtitele na pravidelných setkáních, která přispívají k rychlejšímu přenosu poznatků do praxe.

Nové využití pro tradiční léky
Antabus známe jako levný, snadno dostupný lék pro léčbu alkoholismu. Tým vědců z Ústavu molekulární a translační medicíny zkoumá, jak ho využít ve prospěch onkologických pacientů. „Protože uvedení každého nového léku na trh je finančně a legislativně náročný proces, vědci si pomáhají strategií zvanou repurposing,“ vysvětluje ředitel ústavu docent Marián Hajdúch. Je to doslova opětovné použití již zavedeného přípravku v léčbě jiných nemocí. Celá řada léčiv původně navržených jako antiepileptika, antidiabetika, antipyretika nebo antibiotika se nakonec ukázala jako vhodná pro léčbu například nádorových onemocnění, přičemž hlavní výhodou jsou minimální požadavky na zahájení klinické zkoušky, když se léky se již používají u jiných nemocí. Dalším příkladem repurposingu je preparát fenretinid testovaný u pacientů s cystickou fibrózou. Vědci z ÚMTM studují ve spolupráci se zahraničními kolegy jeho antivirový účinek a využití při léčbě nemoci Covid-19. Doufají, že účinná látka by mohla zpomalit množení viru, snižovat zánětlivé projevy a uchránit tak pacienta před plicní ventilací, což by byl přelomový objev.

Budoucnost CATRIN
Tak rozsáhlý, ambiciózní a v našem prostředí neobvyklý projekt má pochopitelně své odpůrce, a to jak z širšího akademického prostředí, tak přímo z univerzity. Ve své kritice poukazují hlavně na příliš rychlý start, nedořešenou legislativu a podmínky spolupráce. Plný provoz CATRIN je naplánován od 1. ledna 2021.

Text pro magazín Panorama 21.století: Martina Overstreet

Rubriky:  Medicína Objevy
Publikováno:
Další články autora
Právě v prodeji
Tip redakce

Související články

Praktici jsou připraveni, systém nikoliv

Praktici jsou připraveni, systém...

Snažíme se o systém – březen ale bude čistá improvizace, říkají k...
Den vzácných onemocnění

Den vzácných onemocnění

Den vzácných onemocnění se koná každoročně poslední únorový den. Více než...
Otestován na Covid snadno a rychle! Testy společnosti Humasis byly povoleny Ministerstvem zdravotnictví ČR

Otestován na Covid snadno a rychle!...

Dne 24.2.2021 Ministerstvo zdravotnictví ČR povolilo testům korejské...
Britská varianta COVID-19 se rychle šíří

Britská varianta COVID-19 se rychle...

Britská varianta COVID-19 se šíří i přes současná protiepidemiologická...
Darujte plazmu, vyzývají odborníci

Darujte plazmu, vyzývají odborníci

Pacienti po autonehodách, s popáleninami, při operacích, těhotné ženy i...
Srdeční selhání je na pořadu dne

Srdeční selhání je na pořadu dne

Čeští kardiologové varují: zanedbané infarkty, neochota jet do nemocnice nebo k lékaři...
Tichý „zabiják“ zraku

Tichý „zabiják“ zraku

Blíží se Světový týden glaukomu, který připadá na 7. – 13....
Moderní léčba pro tisíce pacientů

Moderní léčba pro tisíce pacientů

Nesnesitelné bolesti kloubů nebo chronické záněty střev – tak se projevují...
Zimní měsíce jsou k očkování proti klíšťové encefalitidě ideální

Zimní měsíce jsou k očkování proti...

Česká republika patří k tzv. endemické oblasti a klíšťata, která toto infekční...
Nadějné výsledky nové studie: Ruská vakcína Sputnik V má velmi vysokou účinnost

Nadějné výsledky nové studie: Ruská...

Je to sotva pár dní, co vyšly v odborném periodiku Lancet výsledky třetí a...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Cyklón Nargis: Nejničivější v historii

Cyklón Nargis: Nejničivější v...

Vítr hučí rychlostí 250 km za hodinu. Mrazivý déšť bodá jako tisíce jehel....
Albert Kligman: Zvrhlé experimenty sadistického dermatologa

Albert Kligman: Zvrhlé...

Za svou kariéru publikuje několik stovek vědeckých prací a stane se...
Posvátná řeka Ganga: Očistná koupel pro živé i mrtvé

Posvátná řeka Ganga: Očistná koupel...

Největší indická řeka prý sice pomáhá uzdravit tělo, ale pro vyznavače...
Narodil se malý hrabáč

Narodil se malý hrabáč

25. února 2021 se v Zoo Praha narodilo dlouho očekávané mládě hrabáče...
Stojí za úspěchem Asyřanů i obojek s vodítkem?

Stojí za úspěchem Asyřanů i...

Aššurbanipal právě rozdrtil jedno z mnoha povstání. Bojovníci mu přivádějí...
Obávaný netopýr: Zvíře (z) temnoty?

Obávaný netopýr: Zvíře (z) temnoty?

Jakmile zasviští křídly, ozve se pištění. Ne, to nedělá toto drobné...
Fenomén Minecraft: Jak vydolovat miliardy dolarů

Fenomén Minecraft: Jak vydolovat...

„Hráči začali díky ní raději tvořit a stavět než ničit a bořit. Proto...
Architekt kostela na Zelené hoře Jan Blažej Santini-Aichel si zápisky o dlužnících šifroval

Architekt kostela na Zelené hoře Jan...

Na papíře se rodí zvláštní hvězdicovitý půdorys. Jan Blažej Santini-Aichel rozumí řeči čísel, kterou vtělí...
Devítka jako spolek, jenž řídí svět?

Devítka jako spolek, jenž řídí...

Ve třetím století před naším letopočtem vládl obrovské Maurijské říši na území...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

V našem profesionálně sestaveném testu ihned zjistíte přesné výsledky a obdržíte certifikát.