Jednou třeba zvládneme obnovit srdce po infarktu, říká oceněná 17letá vědkyně Katka Jiráková

Je jí teprve 17, a už sbírá ceny za svůj výzkum. Katka Jiráková působí v Mezinárodním centru klinického výzkumu (ICRC), společném pracovišti Fakultní nemocnice u svaté Anny a Lékařské fakulty Masarykovy univerzity, v týmu Mechanobiologie onemocnění pod vedením doktora Vladimíra Vinarského. Před nedávnem získala za svou práci na téma vlivu proteinu YAP1 na regeneraci srdečních buněk po infarktu cenu České hlavičky, a teď se i s Vladimírem o svém úspěšném výzkumu rozpovídali pro nás.

Pokud zrovna nemáte příležitost k poslechu, rozhovor si můžete užít i v psané formě.

Katko, ještě nejste ani plnoletá a už jste součástí zaběhnutého výzkumného týmu. Jak jste se do něj probojovala?

Katka: Když jsem se začala věnovat výzkumu v rámci ICRC, bylo mi 16. Už v prvním ročníku na gymnáziu mě zajímala medicína a zvažovala jsem, že ji budu studovat i po maturitě. K výzkumu jsem se dostala přes online semináře Akademie ICRC, kde zmínili i možnost přihlásit se na stáž do vybraných výzkumných týmů.

A vy jste si vybrala právě tým Mechanobiologie onemocnění. Pane doktore, můžete ve zkratce nastínit, čím se v týmu zabýváte?

Vladimír: Věnujeme se výzkumu buněk, jakým způsobem jsou schopny vnímat různé mechanické podněty a reagovat na ně. Jedním z mechanicky nejaktivnějších orgánů je právě srdce. My se dlouhodobě věnujeme léčbě srdečních onemocnění a to, jak tato onemocnění souvisejí s mechanosignálováním v buňkách srdečního svalu, tedy v kardiomyocytech. Katka se plynule zařadila do jedné z výzkumných větví naší skupiny.

Čím jste se v týmu zabývala, Katko?

Katka: Řešila jsem vliv proteinu YAP1 na srdeční buňky, konkrétně to, jak tento protein ovlivňuje expresi proteinů specifické pro kardiomyocyty, a také to, jakým způsobem lze zvýšit jeho transkripční aktivitu.

Co to znamená v praxi? Co se stane, když by se člověku zvýšila transkripční aktivita proteinu YAP1 srdečních buňkách?

Katka: Jde o to, jakým způsobem ten protein ovlivňuje výrobu dalších proteinů a jakým způsobem by šlo těch proteinů, které jsou cílové, zvýšit. A příbytek těchto proteinů by vedl k regeneraci našeho srdce. Protein YAP1 má totiž potenciál obnovit dělení srdečních buněk, ty se totiž normálně v dospělém srdci nedělí. Pro nás bylo důležité pochopit, co tento protein v srdečních buňkách způsobuje. Protein YAP1 je mechanosensitivní, takže jsme se snažili zjistit, jaký má vliv na různé mechanosignální dráhy.

Co je vlastně YAP1 za protein? Máme ho běžně v našem těle?

Katka: Nemáme. Respektive ano, ale jen v průběhu nitroděložního vývoje, jak ale srdeční buňky dospívají, tento protein je deaktivovaný. My ho tedy v dospělém srdci najdeme, jenže je tam v příliš malém množství na to, aby měl nějaký efekt.

Do jakého věku se tedy dovedou naše srdeční buňky samy dělit?

Katka: Tuším do sedmi dnů po narození.

Vladimír: Ano, zhruba po porodu regenerativní schopnost srdce končí.

A vy jste se tedy ve svém výzkumu snažili přimět buňky dělit se i v srdci dospělého člověka?

Vladimír: Zabývali jsme vlivem proteinu YAP1 na srdeční buňky, tedy jaké proteiny buňky exprimují a jak se buňky následně chovají. Porovnávali jsme kardiomycyty, které protein YAP1 mají, s těmi, kterého nemají, a následně s těmi, u kterých byl protein YAP1 reaktivován.

A jak taková aktivace proteinu probíhá?

Vladimír: Mechanicky. Tento protein můžeme aktivovat mechanickým namáháním buněk, což se v srdci do jisté míry děje samo, my ale nevíme, do jaké míry a jak velký pozitivní efekt to má. My v laboratoři jsme schopní ten protein pomocí genetické manipulace do buněk znovu zvenčí aplikovat.

Takže jde vlastně o takový proteinový nápoj pro naše srdce?

Vladimír: I když jsme tyto experimenty ještě nepublikovali a nemáme to stoprocentně potvrzené, domníváme se, že právě protein YAP1 pomáhá srdečním buňkám ostatní proteiny ukládat do struktur, takzvaných sarkomer, které jsou esenciální pro srdeční stah. Takže to vypadá, že kdybychom proteinu YAP1 měli v srdci větší množství, buňky by se staly silnějšími.

Můžeme tedy laicky říct, že je o posilování srdce?

Vladimír: Kdybychom to chtěli hodně zjednodušit, tak ano, jde nám v podstatě o to, aby srdce posílilo a následně pacientům déle vydrželo.

Jak vlastně takový výzkum srdečních buněk probíhá? Zkoumáte buňky reálných pacientů nebo třeba zvířecí?

Vladimír: V naší laboratoři využíváme velkého pokroku, ke kterému došlu v posledních zhruba dvaceti letech. Využíváme kmenové buňky, ze kterých jsme schopni laboratorně vytvořit plně funkční kardiomyocyty, a z těchto uměle připravených srdečních buňkách umíme dělat různé modely srdeční tkáně, které mechanicky namáháme nebo je vystavujeme působení různých léčiv a následně zjišťujeme jejich reakci. Tu umíme zkoumat jak na úrovni genové exprese, tak na základě funkčních vlastností, kde za pomoci mikroskopie živých buněk vidíme, jakou silou se stahují, případně měříme jiné elektrofyziologické parametry. My jsme schopni si velmi dobře připravit umělé lidské srdeční svalové buňky, co je ale velké téma v tomhle oboru je, jak vytvořit umělý model celého srdce. V srdci nejsou jen buňky svalové, ale třeba i vazivové, nervové, buňky cév, které zajišťují prokrvení… Dalším velkým milníkem bude, až zvládneme vytvořit celou umělou srdeční tkáň. Všechny buněčné typy spolu totiž komunikují, vzájemně se ovlivňují a reagují na zátěž.

Pokud bychom tohle převedli do praxe, pokud si třeba představíme stav po infarktu myokardu, po kterém je srdce oslabené a zůstávají na ně jizvy, dal by se protein YAP1 aplikovat jako léčba, která by vrátila srdce do původního stavu?

Katka: Vzhledem k tomu, že by se obnovilo dělení srdečních buněk, mělo by to vést k tomu, že ta v oblasti, u které po prodělání infarktu zaznamenáváme úbytek buněk a horší schopnost stahu, by se místo proliferace fibroblastu, tedy buněk mezibuněčného lešení, začaly dělit srdeční buňky, které se mají schopnost kvalitního stahu, srdce by tedy získalo schopnost regenerovat se samo.

Mělo by to i vliv na úmrtnost na srdeční onemocnění? Přece jen takový infarkt patří v Evropě mezi nejčastější zabijáky…

Katka: Já si myslím, že ano, protože srdeční selhání se projevuje často u pacientů, kteří už prodělali vícero infarktů myokardu, takže mají srdce poškozeno ve větším rozsahu nebo na více místech. Kdyby se tedy obnovilo dělení srdečních buněk, tkáň by se mohla zahojit a srdce tak fungovat normálně.

Katko, jaké zkušenosti si ze stáže na ICRC odnášíte? Nadchlo vás působení ve výzkumu? Chtěla byste se tomu věnovat i v budoucnu?

Katka: Baví mě to hodně, určitě bych chtěla pokračovat. Otázku, co studovat v budoucnosti, ale ještě sama zodpovězenou nemám, chtěla bych se ale zabývat spíš výzkumem než klinickou praxí.

Soutěž České hlavičky nebyla jediná, kde jste se svou prací zaznamenala úspěch. Uspěla jste i v Středoškolské odborné činnosti, soutěži odborných prací studentů středních škol. Tam jste byla dokonce i nominovaná na účast v mezinárodním kole, co to bude obnášet?

Katka: Bude se tam prezentovat poster před odbornou porotou, většina probíhá v angličtině. Zas tolik si nevěřím, ale už jsem si prezentaci zkoušela, tak věřím, že to bude dobré!

Pokud tyto řádky čte někdo, koho váš příběh inspiroval, mohla byste mu přiblížit, jak se na takovou stáž dostat a jak to v praxi vypadá? Jak je to časově náročné? Jde to skloubit se střední školou?

Katka: Tohle je dost individuální a hodně záleží na domluvě se školitelem a kolik času jste ochotní tomu sami věnovat. Já mám to štěstí, že naše gymnázium mimoškolní aktivity velmi podporuje, já mám individuální studijní plán. Když už totiž začnete nějaký experiment, potřebujete na něj dostatek času, nemůžete začít hodinu po vyučování, to byste končili pozdě v noci…

Jste studentkou nebo studentem střední školy Online semináře Akademie ICRC a možnosti stáží najdete TADY.