Posvítit si na rakovinu. Nanokrystalem

Její nanokrystaly by si v budoucnu mohly posvítit i na rakovinné buňky a zničit je zevnitř. Ve své práci fyzička Anna Fučíková, laureátka prestižního ocenění Česká hlava a držitelka grantu Neuron Impuls, propojuje fyziku, chemii, biologii i kutilství, na ponku v laboratoři si umí vyrobit i (atomárně rovné) zlato. Od bouračky na kole, kdy jí o fous kleslo IQ, je prý i víc společenská. Přitom na začátku příběhu velkého talentu české fyziky stojí holčička, kterou na prvním stupni považovali téměř za nevzdělatelnou.

Rozhovor vyšel v časopise TÉMA č. 16/2017.
Je publikován s laskavým svolením autorky Lenky Vrtiškové Nejezchlebové a redakce.
Fotografie: Michal Sváček, Mafra

Vyrobila jste „svítící“ nanočástice. K čemu všemu by mohly v budoucnu sloužit?
Třeba k tomu, abychom měli lepší LEDky. Ale hlavně spolehlivější a rychlejší diagnostiku nemocí – ne, že vám doktor po čtrnácti dnech poví, co že vám to vlastně tehdy bylo. Hodí se i k léčbě rakoviny či zkoumání různých biologických procesů. Zní to trochu jako bych prodávala „kolalokovu limonádu“, ale použití křemíkových nanočástic je opravdu široké. Stačí jen jemně změnit jejich vlastnosti a je to. Moje nanokrystaly jsou opravdu malinké, výborně svítí, mají možnost svítit v obrovském barevném spektru a je na ně možné „nalepit“ jiné látky. A mohou se dostat kamkoliv.

Kam nejdál?
Už existují i nanočástice, které se dostanou až do nitra mozku. A tam by mohly označit nádorové buňky nebo s sebou rovnou dopravit i lék.

Jak by to fungovalo?
Předesílám, že v praxi tak daleko nejsme, zatím jsem křemíkové nanokrystaly „jen“ vyrobila a zdá se, že mají velmi dobré vlastnosti, ale s aplikací jsme na začátku. Jejich možné použití je třeba v potenciální léčbě rakoviny. Rakovinné buňky jsou nenažranci, pořád do sebe něco ládují a dělí se a množí, ale když jim tam dáte jako návnadu nanokrystal, na který nabalím něco, co jim „chutná“, spolknou ho. A ten nanokrystal může být buď nosičem nějakého léčiva, případně může být on sám tím léčivem. Pokud například na některé nanokrystaly posvítíme speciálním světlem, začnou na svém povrchu produkovat kyslíkové radikály, které napadnou své okolí a zlikvidují rakovinou buňku zevnitř. Tak bychom možná mohli ničit i rakovinné buňky z metastáz, pěkně jednu po druhé, což nyní není možné. Ale je to celé hudba budoucnosti.

„Běží teď řízení amerického patentového úřadu.“

O vaše nanokrystaly prý ale mají zájem už i komerční firmy, které vyrábějí LED osvětlení.
Ano, ale nejdřív je třeba dokončit patentové řízení, a to je běh na dlouhou trať. Ale já už běžím. A cílová páska je snad na dohled. Běží totiž řízení amerického patentového úřadu. Ten proces podání byl trochu otravný a složitý, ale mě obecně baví řešit problémy. Všechny ty právní věci k podání patentu, vše samozřejmě v angličtině, byrokracie, načíst tunu dokumentů, vyplnit stoh formulářů... A patentový úřad má rok na posouzení. To je ještě dobré, českému úřadu by to trvalo několikrát déle.

A když to vyjde, budete bohatá žena?
Čert ví. Někdo to může koupit, ale zároveň může někdo vymyslet něco dokonalejšího. Ale já to beru jako dobrodružství a zkušenost a minimálně z toho bude hezká kolonka do životopisu a zkušenost. Díky tomuto procesu jsem byla nucena se seznámit s americkým právním systémem... V životě jsem už dělala tolik různých věcí, které se zdály neužitečné a pak se hodily i v práci, musela jsem svářet, soustružit, stavět, tahat elektřinu...


A taky péct. Nanokrystaly prý připravujete v peci...
Tady v té velké krabici - krásná, viďte? Tu jsem si mohla koupit díky grantu Neuron (Anna Fučíková získala milionový grant Nadačního fondu Neuron za fyziku 2016). Umí se rozpálit až na 1 500 stupňů a stála 150 000 korun, takže jeden stupeň za tisícovku, no nekupte to!

A když svoje upečené nanokrystaly vyndáte z trouby, co s nimi pak dál?
Ozdobíme je! (směje se) Upečené nanokrystaly (postup přípravy viz Křemíkové cookies) můžeme obalit čímkoliv jiným, jinou molekulou, účinnou látkou, můžeme s nimi dál pracovat. Dáme jim tak nejen „nové šaty“ ale i schopnosti, takže pak mohou fungovat jako osvětlovači nebo doktoři pro rakovinu.

„Rozbila jsem si hlavu a trošku mi kleslo IQ.“

Musíme zdůraznit, že pečete velmi speciální křemíkové nanokrystaly. Během svého pobytu ve Švédsku jste přišla na unikátní metodu, díky které jsou ty vaše nanokrystaly lepší, proti těm, které se už běžně vyrábějí. Dokázala byste čtenářům vysvětlit v čem?
Běžné nanokrystaly jsou nedokonalé, mají šišatý bramborovitý tvar a na povrchu džungli různých chemických skupin. To vede k tomu, že mají široké emisní spektrum (svítí třeba od modré po zelenou) a navíc je k jejich výrobě potřeba mnoho kroků a každý z nich se může pokazit. Kouzlo mé metody je, že v jediném výrobním kroku získám krásné kulaté nanokrystaly, které mají na povrchu stejnou molekulu. Jako zástup vojáku na vojenské přehlídce, jeden jako druhý ve stejné uniformě. A díky tomu mají mnohem užší spektrum, jsou tak 10krát až 100krát lepší než ostatní nanokrystaly.

A k čemu je to dobré?
Jde nám o barvu svícení. Běžné nanokrystaly, které svítí, mají spektrum třeba od modré po červenou. Když je pak chcete využít v biologii, například ke značení určitých oblastí v buňkách nebo v nich studovat biologické pochody, můžete využít jen pár barev, označit tři nebo čtyři jevy. U „mých“ nanokrystalů máte k dispozici od každé barvy desítku odstínů! Můžete označit dvacet až padesát jevů najednou. V této vlastnosti jsme dosáhli světového rekordu.

Odmala vás bavily experimenty?
Když mi bylo tak pět šest let, vyráběla jsem si filtry z listí, kamení a písku v květináčích a testovala, které jsou nejúčinnější. Lila jsem do nich hodně bahnitou vodu a pak pozorovala, z kterého vytéká nejčistší voda. Ale já nejsem jen experimentátor. Mně vždycky bavila biologie, chemie i fyzika, a v mé současné práci se všechno spojuje. Dalším krokem vývoje nanokrystalů třeba je dozvědět se, jak se budou snášet s organickým materiálem, co snesou nanočástice, co snese buňka v kontaktu s nanočásticí a podobně. A jako člověk se znalostmi chemie, biologie a fyziky mám větší šanci, že na něco přijdu, nemusím čekat, co jiní vyzkoumají, já svoje nanokrystaly znám, vyrobila jsem si je, ohmatala, strčila je pod mikroskop, takže o nich mám kompletní informaci. Máme i zázemí pro tkáňové kultury, na kterých třeba zkoumám toxicitu. Tohle mě baví nejvíc. Propojování různých oborů a znalostí a zkušeností.

Není to přepínání mezi chemií, fyzikou a biologií někdy schizofrenní?
Je. Ale hlavně je to zábava. Když něco změří biolog a dostatečně často se to opakuje, pak může říct: „ASI nebo velice pravděpodobně je to tak a tak“. Když jste fyzik a něco změříte a váš výsledek se opakuje, pak můžete říct: „Ano, JE to tak a tak.“ Pracovat na rozhraní několika vědních disciplín je fajn, když vás jedno štve, přejdete k druhému. Osciluji mezi fyzikou pevných látek, optikou, chemií a biologií. A občas člověk musí řešit zajímavé úkoly.

Co třeba?
Nedávno jsem kvůli nanokrystalům potřebovala takzvaně „atomárně rovné“ zlato, kdy atomy na povrchu tvoří rovnou plochu, tj. žádné údolí nebo kopečky na úrovni nanometru. Jenže jeden centimetr vyjde na pět tisíc a já jich potřebovala sto. To by byla podstatná část už zmíněných peněz od Neuronu fuč... Tak jsem si přečetla články, jak se to dá vyrobit. Skončila jsem ve výtvarných potřebách, koupila plátkové zlato, pohrála si s ním, trochu to roztavila, aby se natáhlo… prostě pokus omyl. A do týdne jsem měla zlato s dostatečnými ploškami.

Přitom na začátku vašeho příběhu stojí holčička, nad kterou učitelé na prvním stupni lámali hůl...
Měla jsem holt jinde startovní čáru, jsem těžký dyslektik a dysgrafik, což se tehdy moc neřešilo, zvlášť ne v malotřídce uprostřed Vysočiny. Ale máte vždycky dvě možnosti, buď to vzdáte, nebo to nevzdáte a jdete si za svým. A já byla dítě, které to nevzdalo...

Takže jste od první třídy vnímala, že vás okolí podceňuje?
Jistě. Ale vzhledem k mému vnějšímu výkonu to bylo asi oprávněné. Na prvním stupni si opravdu mysleli, že jsem blbá. Nedokázala jsem rozlišit číslo 3 a písmeno E. Dodnes se mi plete normální obraz a obrazy zrcadlové, ale už s tím umím pracovat. Prvním stupněm jsem se nějak prokousala a na druhý stupeň jsem už přešla do větší vesnice, kde pochopili, že s některými věcmi sice nehnou, ale v mnoha jiných se mnou jde pracovat. Matika mi šla výborně, a i spousta jiných věcí, třeba i slohovky jsem psala obstojně, ale z diktátů jsem vždycky měla čtyřky nebo pětky.

„Ženy umí dělat víc věcí najednou, muži většinou ne.“

Jak jste jako dyslektička a dysgrafička psala obstojně slohové práce?
Mám částečnou fotografickou paměť. Než jsem se stala čtenářkou, nedokázala jsem nic pořádně napsat, ale pak jsem začala číst, sice to šlo zprvu blbě, ale mozek si našel systém. Od Honzíkovy cesty jsem docela rychle přešla k Viktorovi Hugovi a podobným autorům. A nafotila si do mozku věty z knih. A ty jsem pak jaksi skládala do těch slohovek, aby to dávalo smysl. A když jsem se podívala na výsledek a vypadalo to graficky pěkně, tak to bylo většinou správně i gramaticky. Někde mezi uchem, pusou a mozkem je nějaká porucha, ale psát umím tímto způsobem. I cizí jazyky mi jdou paradoxně líp než mateřština, protože si na ně můžu vytvořit vlastní systém. Umím anglicky, německy, rozumím španělštině, psané švédštině, trošku zvládám základy italštiny a latiny. Každý stupeň školy jsem začínala jako podprůměrná žákyně nebo studentka a končila s vyznamenáním a s pochvalami.

Měla jste štěstí na učitele?
Na základce byl výborný dějepisář, učitelka přírodovědy a fyzikář. Na střední jsme měli velice dobrou matikářku, která vlastně jen kvůli mně založila matematický kroužek. A všechny holky, které tam tehdy se mnou chodily - u nás ve škole byli kluci spíš rarita - pak zvládly nějakou vysokou. A to jsme nebyli žádný gympl, ale střední zemědělsko-ekonomická škola.

Holky a fyzika nebo matematika, to se pořád mnoha lidem nerýmuje, ale zdá se, že když se dá holkám příležitost, baví je to stejně jako kluky, ne?
Holky se spíš vůbec nedostanou k fyzice. U matematiky je to lepší, ale i tam se pořád stereotypně říká, že jim jde, protože jsou „na rozdíl od kluků v tomto věku pečlivé“. Co se týče mozkových kapacit, jsou na tom holky a kluci stejně, jen výchova často říká, že holčičky by měly mít růžové sukýnky a kluci šroubovák. Když si pak holka vybere fyziku, jde trochu proti proudu... A společnost obecně nemá ráda lidi, kteří vyskočí ze škatulky. Jsem přesvědčená, že ženský mozek se hodí pro matiku nebo fyziku stejně dobře, jako chlapský. A pokud ne, tak mám mužský mozek… Ale vážně, jsem přesvědčená, že hodně dělá příležitost. Co se týče změny postavení a vnímaní žen v naší společnosti, tak ta nastane až odejde poslední generace mužů, kteří se narodili neemancipovaným ženám, generace synů a dcer emancipovaných matek může hodně změnit. Změny se přijímají v průběhu života těžce, musíte spíš v novém prostředí vyrůst či narodit. Ve vědě je ale pro ženy ještě další problém – mateřství. Když ve vědě na dva roky vypadnete, už to nedoženete, ať je důvodem mateřství u ženy nebo třeba u chlapa úraz nebo nemoc.


Jak se má žena fyzička v „mužském“ fyzikálním světě?
Na své přímé okolí si nemůžu stěžovat, jsem jedna z týmu. V širším okolí už to není tak růžové.

A srazila jste se někdy s šovinistou?
Jasně, že ano, ale naštěstí ne v mém aktuálním pracovišti. Dokud jste studentka, jste v „ignoring módu“, ti „vysoko“ se vámi nemusí zabývat. Ale čím lezete výš, tím víc se s vámi musí bavit, a tím je šance na setkání s člověkem, který si neváží žen, větší. V mém okolí lidi zajímá, co řeknu, zajímá je můj názor. Ale už jsem se dostala do situace kdy mi jedna osoba naznačila, že patřím k plotně, nikoliv do vědy, taky se mi stalo, že mě lidi považovali za laborantku, ne za asistenta profesora na univerzitě. Ale znám ženy ve vědě, které to mají mnohem horší, vlastně si ve srovnání s nimi nemám na co stěžovat. Pozice žen ve vědě se ale pomalu zlepšuje a je nás víc, když jsem začínala, tak u nás na oddělení nebyla ani jediná asistentka, teď jsme tři a je tady i víc studentek.

A připouštíte nějaké rozdíly v tom, jak ženy a muži mozek zpravidla využívají?
Ženy zvládají multitasking, umí dělat víc věcí zaráz, muži jsou většinou jednoprůchodoví. To je hlavní rozdíl, který asi statisticky platí. Ale jinak mozek jako mozek a úspěšní vědci jsou jak muži, tak ženy.

„Jsou jako vojáci na přehlídce, jeden jako druhý.“

Co váš mozek? Pečujete o něj?
Mám trošku poruchou soustředění, musím mozek zaměstnávat, aby mi dal klid. Což občas vede k zajímavým situacím - s někým mluvím česky a zároveň při tom píšu anglicky e-mail. Potřebuju svůj mozek zaměstnat zčásti něčím úplně jiným, aby se jeho jiná část mohla lépe soustředit na problém, který potřebuju vyřešit. Trochu jako když dítěti dáte lízátko, aby v autě klidně sedělo a poslouchalo audio-pohádku, když vy se potřebujete soustředit na řízení. Proto třeba v laborce ráda poslouchám hudbu nebo mluvené slovo, líp se pak koncentruju na práci.

To ale pořád jedete na plné obrátky, dáte mu někdy odpočnout? Máte nějakou relaxační metodu?
Jo - vyspat se. Umět zavřít počítač. Dřív jsem byla naprostý workoholik, aktuálně mám spíše jen workoholické záchvaty, ale od té doby, co mám i aktivity mimo fakultu, tak je to lepší. Ráda si užívám čas strávený s kamarády nebo s přítelem, je to příjemný relax. Je fakt, že jsem prožila v životě pár událostí, které mě dost varovaly, že mozek je docela zranitelný orgán.

Co se stalo?
Před pár lety jsem se vysekala na kole a slušně si rozmlátila hlavu. Ale dopadlo to dobře, jen mi trošku kleslo IQ. A to se nakonec ukázalo jako výhoda, zlepšila se mi „socializace“. Kdyby oprava vyražených zubů neznamenala třicet hodin na zubařském křesle, tak to hodnotím jako pozitivní zážitek. Kvůli dlouhým opravám zubů jsem tehdy ani nešla na Ph.D. do zahraničí, ale zůstala jsem v Praze. Ale nejkrutější asi byla borelióza ve druháku na doktorátu. To jsem si šáhla fakt na dno, bylo to jako prožít Alzheimera. Nepamatovala jsem si, co mi někdo říkal před pěti minutami, přičemž jsem si plně uvědomovala, že mi něco určitě říkal. To jsem měla vážně pocit, že je svět nespravedlivý, měla jsem práci, co mě baví, prima vztah a teď mi to někdo bral... Bylo to dost ošklivý, naštěstí mě z toho dostali doktoři ven. Můj šéf byl super, ani jsem nemusela přerušit studium, věřil, že to zvládnu, podpořil mě a přítel mě také držel nad vodou. Pomalu se to zlepšovalo, ale celý to trvalo rok, než jsem byla v pohodě.

Zmínila jste, že když vám kleslo IQ, zlepšila se socializace. Bývalo to horší?
Když se vymykáte, je to vždycky těžký. Ale měla jsem docela štěstí na lidi, na spolužáky a později i učitele. Spolužáci nade mnou drželi ochrannou ruku, a já jim pomáhala třeba v matice. Ale nemohly bychom se ještě ode mě vrátit k vědě?

Jasně. Řekněte, co vás ve vědě nakopává? Někdy to musí být úmorné, zdlouhavé, nedaří se...
Zvídavost. Dobrý vědec musí být zvídavý. Co se děje? Proč se to děje? Jak se to děje? Nenechat se odradit tím, že to nejde hned, že to trvá. Všechna místa na zeměkouli jsou prolezlá, už nikde nebudete první. Šance, že objevíte nový živočišný druh, je hodně malá. Ale některé vědecké obory, jako třeba fyzika, jsou pořád prostorem, kde můžete zažít objevitelský pocit. Něco pochopit, na něco přijít, něčeho si všimnout dřív než ostatní... Být první.

bonus: Recept na křemíkové cookies

Zkusila byste mi přípravu vašich svítících nanokrystalů převyprávět třeba jako kuchařský recept?
Může být cukrářský? Budeme péct cookies. Nejdřív si musím připravit molekulu, ze které budu nanokrystaly péct. Ale pozor. Naše receptura je speciální v tom, že my ty cookies budeme péct z těsta na brownies, tedy z čokoládového těsta, kde je všechno uhnětené do jedné hmoty. Až při našem ultra teplotním pečení se z toho stanou cookies.

Tak dobře. Takže nejdřív to těsto.
Těsto, tedy výchozí molekuly, si připravím ve spolupráci s kolegou z VŠCHT, protože ten má bezpečnou digestoř, s tak výkonným odsáváním, že nehrozí nějaká otrava nebo že by to vybouchlo...

Nestrašte, to je tak nebezpečná příprava?
Míchám dvě látky, které když smíchám špatně, vyrobím bojový plyn z první světové války. Takže kdybychom náhle viděli žlutý dým, rychle pryč z laborky a odvětrat! Ale zatím se nám to nestalo a pokaždé jsme vyrobili čistou HCl.

No, kyselina chlorovodíková nezní jako něco na pošmáknutí...
Však se jí taky musíme zbavit. Odpaříme ji. Pak nám zbude to brownie těsto, o které nám šlo. Pak začneme s pečením v peci. Což je tady ta velká krabice , krásná, viďte? Tu jsem si mohla koupit díky grantu Neuron (Anna Fučíková získala milionový grant Nadačního fondu Neuron za fyziku 2016). Umí se rozpálit až na 1500 stupňů a stála 150.000 korun, takže jeden stupeň za tisícovku, no nekupte to! Takže těsto budeme péct aspoň na 1100 stupňů a hodinku.

Dozlatova?
Do hněda. Když je to bílý, je to špatně. Vyžíhám matrici - tedy těsto - v pícce tak, až se rozpadne celá její síťovaná struktura. Takže začínáme jakoby péct brownies, ale z pece nám vylezou cookies. Prima, ne? Všechna čokoláda (křemík) se nám vysrážela do čokoládových pecek (křemíkových nanokrystalů), které jsou v zbytku sušenky (SiO2). A protože lidi stejně nejradši vydloubávají ze sušenek čokoládu, tak to tak uděláme i my. Jen si vezmeme na pomoc kyselinu florovodíkovou a nanokrystálky z této rozblemcané sušenky vytáhneme nano-sítkem nebo za pomocí centrifugace.

To je sice hezké, ale zase jen samotné čokoládové pecky se brzo přejí, ne?
Však my u toho taky nekončíme, můžeme si je obalit čímkoliv jiným, jinou molekulou, účinnou látkou, můžeme s nimi dál pracovat. Dáme jim tak nejen "nové šaty" ale i schopnosti, takže pak mohou fungovat jako osvětlovači nebo doktoři pro rakovinu.

Autorka rozhovoru: Lenka Vrtišková Nejezchlebová

Fyzička Anna Fučíková

Mgr. Anna Fučíková, Ph.D. (34) vystudovala Matematicko-fyzikální fakultu UK, obor biofyzika a chemická fyzika. Po škole působila v Ústavu systémové biologie a ekologie Akademie věd, od roku 2006 pracuje ve Fyzikálním ústavu Akademie věd a od roku 2007 je odbornou asistentkou na Matematicko-fyzikální fakultě UK. V letech 2012-2014 absolvovala stáž na Institute of Technology na univerzitě KTH ve Stockholmu. Má hodně široké zájmy: od tančení středověkých tanců až po investování na burze.