Úspěšný mikrobiolog, který se věnuje výzkumu vlivu konkrétní bakterie na podvýživu, Mgr. Martin Schwarzer, Ph.D., znovu publikoval v časopise Science. K jakým závěrům se svým týmem došel? K jakým dalším aplikacím mohou vést jeho nové výzkumy? A co si myslí o probiotikách a zkoumání mikrobiomu? To vše se můžete dozvědět v rozhovoru níže.

Martin Schwarzer obdržel cenu Neuron Impuls za rok 2017. O jeho nyní už potvrzené hypotéze se můžete dočíst zde.

 Jaký význam pro Vás měla Cena Neuron Impuls, kterou jste obdržel v roce 2017?

Umožnila mi zejména rychlejší rozjezd mého vědeckého výzkumu.

Během mého postgraduálního studia v laboratoři dr. François Leulier ve Francii jsme došly k výsledkům, které naznačovaly, že naše zkoumaná bakterie bude snižovat dopad podvýživy nejen u bezmikrobních modelů, ale i u myší s vlastním mikrobiomem. Když jsem odcházel zpět do České republiky, dohodli jsme se s Françoisem, že chceme investovat do dalšího výzkumu čas, peníze i lidskou práci, a že chceme výzkum dotáhnout co nejdál. Dnes už mohu říci, že se nám to povedlo. Právě v této době nastoupil Neuron Impuls, který nám poskytl počáteční finance pro tento výzkum. Pak přišly další granty, které mi umožnily rozšířit výzkumný tým.

"Chtěli jsme výzkum dotáhnout co nejdál, Dnes už mohu říci, že se nám to povedlo."

Jaké byly Vaše další kroky?

Chronickou podvýživu u myší jsme zavedli v konvenčních podmínkách na Novém Hrádku, a dále jsme se soustředili na otázky, které se k našemu výzkumu vázaly. Zajímalo nás například to, jestli musíme použít tuto jednu specifickou bakterii, nebo bude růst stimulován i jakoukoli jinou. Prokázali jsme, že jde jen o jednu specifickou bakterii – Lactiplantibacillus plantarum WJL.

Je tato bakterie přítomná například i v probiotických léčivech?

Je to jedna z bakterií mléčného kvašení. Lactobacilly, např. casei nebo rhamnosus, jsou běžně součástí probiotik. Náš výzkum ale ukazuje, že není bakterie jako bakterie.

Jak to myslíte?

Pro vysvětlení použiju přirovnání: Dejme tomu, že máme dva pány. Oba se jmenují Ludvík Culík. Jeden je ale zedník a druhý je elektrikář. Když o nich mluvíte, řeknete prostě Ludvík Culík. Pokud ovšem chcete stavět dům, musíte si pozvat toho, který umí pracovat s cihlami, a pokud chcete zavést elektřinu, tak si musíte pozvat toho, který je elektrikář.

Lactiplantibacillus plantarum WJL je jen taxonomické určení bakterie. Zařazení bakterie vyplývá z jednoho místa genomu, ale co se nachází na genomu mimo toto místo, se často neví. Tam spočívá tzv. kmenová specificita. Pro prevenci určitého onemocnění je třeba vyzkoušet daný kmen bakterie, a teprve poté můžeme říci – ano, tato bakterie by mohla sloužit k prevenci tohoto onemocnění.

"Dostali jsme se až k zjištění, že aby bakterie stimulovala růst, nemusí být ani živá, stačí pouze její buněčná stěna."

5) Jak tento poznatek souvisí s Vaší publikací v Science?

Když jsme v našem výzkumu určili, že ne všechny kmeny bakterie Lactiplantibacillus plantarum jsou schopné stimulovat růst, posunulo nás to dál. Dostali jsme se až k zjištění, že aby naše bakterie stimulovala růst, nemusí být ani živá, stačí pouze její buněčná stěna. Na straně hostitele jsme následně identifikovali receptor, který je za vnímání bakterie zodpovědný. Tímto receptorem je receptor přirozené imunity NOD2. Poté jsme ještě určili to, že tento receptor musí být přítomen v epiteliálních buňkách střeva, že tam hraje tu klíčovou roli. A právě to je obsahem naší publikace v Science.

"Myslíme si, že pokud by se ta bakterie nebo její buněčná stěna... stala součástí renutričních strategií u dětí, které trpí podvýživou, tak by jim to mohlo pomoci překonat dlouhodobé důsledky podvýživy jako např. zakrslost."

V roce 2017 jste naznačoval, že výsledkem Vašeho výzkumu by mohl být i lék na zmírnění důsledků podvýživy. Je už něco takového „na stole“ ?

To jsem byl ještě moc odvážný. Dnes už bych lék neslíbil. Náš publikovaný článek je prací v základním výzkumu, popsali jsme mechanismus, jakým to funguje. Pokud se nám povede navázat spolupráci s partnery, kteří by otestovali naši bakterii v praxi v lidské studii, byl by to další velký krok. Myslíme si, že pokud by se ta bakterie nebo její buněčná stěna bakterie, popřípadě látka, která se váže na receptor NOD2, stala součástí renutričních strategií u dětí, které trpí podvýživou, tak by jim to mohlo pomoci překonat dlouhodobé důsledky podvýživy jako např. zakrslost.

V roce 2017 se tato bakterie stala součástí probiotického přípravku, který je k dispozici ve Francii. Firma ho začala prodávat s tím, že je to potravinový doplněk pro podporu zdravého růstu.

"V roce 2017 se tato bakterie stala součástí probiotického přípravku, který je k dispozici ve Francii."

Jak vnímáte probiotickou léčbu, nepřeceňuje se někdy její vliv?

Na probiotika se pohlíželo jako na jakýsi "všelék"‘. Zdálo se, že stačí vzít bakterii a dát ji do kapsle. Teď se dostáváme do fáze probiotik, která za sebou už mají nebo budou mít vědecké studie, a to je dobře. My napříkad ukazujeme, že tato konkrétní bakterie v modelu chronické podvýživy má prokazatelný pozitivní efekt.

A co mikrobiom, je v něm zakopaný klíč k rozřešení všech našich zdravotních problémů?

Slavný výrok "Nemoc začíná ve střevech" pronesl už před 2500 lety Hippokratés a v posledních letech se ukázalo, že střevní mikrobiom je opravdu klíčový pro celkové fyziologické nastavení nebo chcete-li zdraví organismu. Z tohoto poznání vyplývalo to velké očekávání, že s rozvojem sekvenačních technologií ho budeme schopni popsat celý a že nám to dá odpovědi, určíme příčiny a následky, a podle toho vše upravíme a budeme zdraví. O mikrobiomu se opravdu dozvídáme stále více a více, ale stále je ještě mnoho neznámých.

Také zde často narážíme na problém vejce a slepice – nastaly nejprve změny ve střevním mikrobiomu, a potom nemoc, nebo se změny projevily až s nemocí? Zde musíme být opatrní v interpretaci.

"V posledních letech se ukázalo, že střevní mikrobiom je opravdu klíčový pro celkové zdraví organismu."

Jaké máte výzkumné plány do budoucna? A co je pro Vás satisfakcí ve Vašem oboru, je to například článek v Science?

Nejvíc mě baví možnost spolupracovat s různými lidmi na určitém problému – diskuse, naplánovat, udělat, dobrat se k výsledkům… Největší satisfakcí pak je, když poprvé vidím výsledky, které dosud ještě nikdo nezískal.

Co se týče budoucích plánů, chceme podrobně prozkoumat souvislosti kolem účinků bakterie na slizniční buňky. Co víme ze studií na octomilce, tak tam např. tato specifická bakterie zvyšovala produkci proteáz. Znamená to, že potom byly larvy much schopny získat více proteinů i z toho omezeného množství, které měly ve stravě. Je otázka, jak to funguje u savců.

Ve skupině nás ještě zajímají postbiotika. To jsou definované molekuly, které jsme schopni izolovat z baterie. Mohou to být například právě už zmíněné složky buněčných stěn bakterií nebo cukry, kterými se bakterie obalují. Tyto definované molekuly potom používáme v modelech lidské plicní alergie nebo potravní alergie. V základním výzkumu vidíme, že mnoho probiotických bakterií funguje v prevenci alergických onemocnění. U lidí je to však stále kontroverzní. Pokud by se nám podařilo mít takové definované molekuly, které by v prevenci fungovaly, tak bychom mohli získat definovanou látku, s kterou by se opět mohlo dobře pracovat v aplikovaném výzkumu.

"V základním výzkumu vidíme, že mnoho probiotických bakterií funguje v prevenci alergických onemocnění."

10) Co byste prozradil o Vašem pracovišti na Novém Hrádku? Je něčím speciální?

Laboratoř Gnotobiologie je detašované pracoviště Mikrobiologického ústavu v Praze. Jedná se o jediné pracoviště v České republice, které dlouhodobě odchovává bezmikrobní myši. Pracoviště bylo založeno před 70 lety prof. Jaroslavem Šterzlem a je jedno, pokud ne už jediné, z nejstarších nepřetržitě fungujících gnotobiotických pracovišť v Evropě.