Mgr. Martin Schwarzer , Ph.D.

Nositel Neuron Impulsu za rok 2017

Přibližně 170 milionů dětí trpí podvýživou kvůli chudobě, další statisíce strádají, protože mají různé alergie a musí dodržovat přísnou dietu. Mikrobiolog Martin Schwarzer pracuje na projektu, jehož výsledky mohou alespoň částečně vyřešit tento problém. Neuron nyní podpořil jeho výzkum milionem korun.

Bakterie pro podvyživené děti

Jaký máte vztah k vědě?
Věda mě fascinuje a baví. Je to neustálé kladení si otázek a, což je na tom to nejlepší, hledání způsobů jak na ně získávat odpovědi.

Na co se ve svém výzkumu nyní ptáte vy?
V současnosti mě zajímá, jak jeden konkrétní druh bakterie ovlivňuje růst a vývoj myší v raném věku, když jsou vystaveny chronické podvýživě.

Jak jste se k této otázce dostal?
Může za to výbuch islandského vulkánu v dubnu 2010. Oblak sopečného prachu způsobil výpadek letecké dopravy nad celou Evropou. Ve stejnou dobu měla začít ve Španělsku evropská konference molekulárních biologů. Přijeli jen přednášející, kteří se rozhodli cestovat po souši. Mezi nemnoha účastníky byla také vedoucí Laboratoře gnotobiologie v Novém Hrádku doktorka Hana Kozáková. Tehdy jsem pod jejím vedením dokončoval svou Ph.D. práci o vývoji alergií u myší monokolonizovaných bakterií Lactobacillus plantarum. Na konferenci přijel také doktor François Leulier, právě finišoval práci o efektu stejné bakterie na růst larev mouchy octomilky (Drosophila melanogaster) při proteinové podvýživě. Oba vědci se dohodli, že by bylo zajímavé ověřit, jestli bakterie Lactobacillus plantarum, podporující růst v muším modelu, vyvolávala stejný efekt také u savců, například u myší. Po návratu doktorky Kozákové z konference jsme vše prodiskutovali a po několika hovorech s doktorem Leulierem přes Skype jsem začal s pokusy, při kterých myši dostávaly stravu chudou na bílkoviny.

Zmínil jste Laboratoř gnotobiologie a „monokolonizované“ myši. Co si pod těmito termíny máme představit?
Gnotobiologie je věda zabývající se odchovem zvířat, kterým jsme vložili do střev jediný druh bakterie, nebo společenství několika mikroorganismů. Extrémním případem jsou bezmikrobní zvířata, která nemají ve střevech žádné bakterie. Laboratoř gnotobiologie na Novém Hrádku je jediné pracoviště v České republice a jedno z mála v Evropě s dlouhodobou tradicí odchovu bezmikrobních zvířat.

A jak dopadly vaše pokusy s chronickou podvýživou? Co jste objevil?
Zjistili jsme, že střevní bakterie jsou nezbytné pro optimální růst v raném věku. Bezmikrobní myši byly menší, vážily méně a neměly tak pevné kosti jako konvenční myši (poznámka autora - mají ve střevech přirozené společenství bakterií). Toto jsme pozorovali, když zvířata dostávala normální výživu. Pokud jsme bezmikrobní mladé myši vystavili chronické podvýživě, úplně přestaly růst do délky a přibývat na váze – jejich růst se zastavil. Naopak konvenční myši rostly i při dietě, ovšem pomaleji než konvenční myši krmené optimální potravou. Fascinovalo nás, že když jsme bezmikrobní myši kolonizovali jedním vybraným druhem bakterie Lactobacillus plantarum, prospívaly stejně jako myši konvenční.

Takže jeden druh bakterie dokázal podpořit růst laboratorních hlodavců stejně jako komplexní sada přirozených mikroorganismu u běžných myší? Jak si to yvsvětlujete?
Naše pokusy ukázaly, že Lactobacillus plantarum zlepšil citlivost myší k růstovému hormonu, který zásadním způsobem ovlivňuje růst obratlovců v raném věku. Přesný mechanismus zatím neznáme a právě touto otázkou se chci ve svém výzkumu dále zabývat. Indicie máme z mušího modelu, kde zmíněná bakterie podporuje u larvy octomilky činnost enzymů, které štěpí bílkoviny. Larva je potom schopna mnohem lépe získávat bílkoviny i z potravy s jejich omezeným množstvím.

Co je cílem vašeho projektu, na který jste získal Neuron Impuls?
Stále zůstává zásadní otázka: Bude bakterie Lactobacillus plantarum podporovat růst také u konvenčních myší s kompletní střevní mikrobiotou? Chceme proto provést pokusy s konvenčními myšími mláďaty, která převedeme na nutričně chudou dietu. Zároveň zvířatům dodáme do střev „naší“ bakterii a budeme sledovat rychlost jejich růstu až do dospělosti.

Jaký očekáváte přínos vašeho výzkumu?
Když prokážeme, že „naše“ bakterie zlepšuje růst také v přítomnosti ostatních bakterií, bude to mít velký význam. Poznatky z projektu mohou přispět k vývoji přípravků pro miliony dětí, které kvůli chudobě trpí podvýživou, nebo mají potravinovou alergii a musí se některým jídlům vyhýbat. Pokud se u myší potvrdí, že zmíněná bakterie podporuje činnost enzymů, které štěpí bílkoviny, mohli by přípravek používat také senioři. Mnozí z nich totiž trpí tzv. proteinovou malnutricí, při které jejich střeva už nedokážou vstřebávat bílkoviny tak dokonale.

Jak by se bakterie do těla dostávala?
Nejpravděpodobněji jako potravní doplněk, například v podobě kapslí.

Kdy se takové kapsle děti dočkají?
Záleželo by na aplikaci. Pokud to bude lék, trvá přibližně 12 až 15 let, než projde klinickými zkouškami. Kdyby měly kapsle charakter potravinového doplňku, dočkají se jich lidé během několika let. Bakterie rodu Lactobacillus mají totiž takzvaný bezpečný status. Běžně se vyskytují v kvašených potravinách, které člověk konzumuje už od nepaměti.

Může se stát, že se vaše hypotéza nepotvrdí. Jaké poznatky v takovém případě získáte?
Už jsme dělali pokusy s malým vzorkem zvířat a výsledky vypadají slibně. Jsem si téměř jistý, že naše předpoklady potvrdí i experimenty s velkým počtem myší.

Ale výsledky získané při pokusech na myších ještě nemusí znamenat, že bakterie bude fungovat stejně také u lidí....
Dobře, že se na to ptáte. Počítám s tím, že když získám podporu na moje další grantové projekty, chci v Laboratoři gnotobiologie zavést podvýživový model na prasatech. Tato zvířata jsou fyziologicky člověku velmi podobná. Znamenalo by to další posun k využití našich poznatků k řešení problémů dětí, které trpí podvýživou, nebo jsou potravinoví alergici.

Zabývají se podobným tématem i jiné týmy ve světě?
S lactobacilly pracujeme pouze my. Ale model podvýživy ve spojitosti s bakteriemi mají například v Kanadě a v USA.

Ve Francii jste pracoval tři roky. Jaké jsou vaše zkušenosti z pobytu v cizině, když je srovnáte s Českem?
Měl jsem štěstí na šéfa. François Leulier umí lidi nadchnout a vysvětlit širší zaměření výzkumu. Pokud jde o přístrojové vybavení laboratoří, je srovnatelné s českým prostředím. Ovšem obecně jsou podmínky pro vědce ve Francii příznivější. Existuje zde velký počet soukromých nadací a bohatých rodinných firem, které podporují výzkum. V Česku je situace odlišná, protože kvůli 40 letům komunismu u nás není mnoho velkých privátních firem. Proto oceňuji Neuron Impuls.

Koncem srpna jste se vrátil do Čech. Co vás k tomu přimělo?
Doktor Leulier mi nabídl, abych u něj dál pokračoval. Ale odjeli jsme z rodinných důvodů.

Text: Josef Matyáš

Oblíbený citát o vědě:

„Tajemství je nezměrné, naše odkryvačská práce nepatrná, zahrávající, ano zločinná. Ale tajemství je nezměrné, a je-li vyrabováno zde, ihned se vystěhuje jinam a zas tam nastaví platinovou ruku, buďto k utětí katu, nebo k políbení světci.“
~ Ivan Diviš, Sursum

Napsali o něm & popularizační články