Laureát

prof. Pavel Hobza, dr. h. c.

Laureát Ceny Neuron 2022 v oboru chemie

prof. Pavel Hobza, dr. h. c.

Prof. Pavel Hobza patří mezi nejvlivnější světové vědce v oblasti výpočetní chemie

Prof. Pavel Hobza patří mezi nejvýznamnější české vědce přelomu 20. a 21. století a nejvlivnější světové vědce v oblasti výpočetní chemie. Objevil nový typ vodíkové vazby, která pomáhá vysvětlit strukturu biomolekul. Se spolupracovníky vyvinul nové skórovací funkce založené na kvantové mechanice, které umožňují předpovídat účinnost nových léčiv. Jeho práce přispěla k pochopení interakcí biologických systémů, které z teoretické roviny posunul k praktickému pozorování: popsal a zaznamenal tzv. sigma-díry, které v atomu halogenu vytváří kladný náboj a díky kterému se k sobě vážou molekuly, které by teoreticky neměly. To je důležitý posun nejen pro základní pochopení toho, jak se k sobě atomy v molekulách vážou, ale také pro praktickou materiálovou chemii. Výsledky prof. Hobzy jsou pravidelně publikovány ve špičkových světových časopisech, nedávný objev byl publikovaný v časopisu Science. Prof. Pavel Hobza vystudoval Fakultu jadernou a fyzikálně inženýrskou ČVUT a dnes působí jako vedoucí skupiny na ÚOCHB. 

MODRÁ JE DOBRÁ

V oblasti výpočetní chemie patří Pavel Hobza k nejvýznamnějším vědcům i ve světovém měřítku. Objevil nový model vodíkových vazeb a jeho skórovací funkce (založené na kvantové mechanice) se využívají ve vývoji léků. I když byl na práci s baňkami a kahany „nešikovný“, jak říká, přes kvantovou chemii se nepřímo vrací do lékárny svého dětství. 

Už půl století se jako výpočetní chemik věnuje nekovalentním interakcím, patří k pionýrům svého oboru. „Když mi profesor Rudolf Zahradník zadal téma dizertační práce, byl to obor, o kterém jsme ještě ani nevěděli, jak se jmenuje,“ usmívá se Pavel Hobza. „Chtěl jsem se zabývat interakcemi mezi molekulami.“

Být u toho „poprvé“

Nekovalentní interakce jsou základní vazby mezi molekulami v biologii, ale také v oblasti nanomateriálů. „Bylo úžasné sledovat od začátku, jak můj obor bobtná, jak se zvětšuje. Disertaci jsem odevzdal v roce 1973, dnes se k nekovalentním interakcím pořádají světové konference a rozdávají Nobelovy ceny.“ 

"Vím, že se ve vědě říká, že by měl člověk jednou dvakrát změnit téma, zatímco já mám to svoje celý život. Ale i za profesorem Holým chodili, že by měl změnit téma a on je odmítl. Naštěstí! Kde by bez něj byla světová medicína a kde tenhle krásný ústav?!“ rozpřáhne ruce ve své kanceláři v Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR v Praze. 

„Mám velké štěstí. Ač dělám pořád stejný obor, často se mi stalo a stále ještě stává, že jsem byl u něčeho ‚poprvé‘, často jsme se dostali a dostáváme k něčemu úplně novému.“

Máme to, sedí to

S Pavlem Hobzou je ve světě chemie neodmyslitelně spojený termín nepravá vodíková vazba, jejíž objev z něj udělal jednoho z nejcitovanějších českých vědců ve světových žebříčcích. Povedlo se se mu totiž to, co málokomu. Zlomil sto let zajeté dogma.

„Vodíková vazba je v našem oboru naprosto dominantní,“ zdůrazňuje. Opírá se o ni totiž život sám. Vodíkové vazby určují strukturu a vlastnosti vody, bílkovin i samotné DNA. 

Při tvorbě vodíkové vazby dochází k tzv. červenému posunu vibrační frekvence. „To platilo sto let. Tečka. Jenže my jsme předpověděli, že může dojít i k opačnému jevu. Nikoliv ke snížení frekvence, ale k jejímu zvýšení. Posunem do modrého spektra,“ popisuje Hobza.

Když vědec přijde s tím, že něco je úplně jinak, než se po desítky let razilo, právem se očekává, že někde mohlo dojít k chybě. „Ale první, kdo si to myslel, jsem byl já sám,“ říká. „Existuje tisíce prací o vodíkové vazbě a červeném posunu. Vychází to jinak? Znejistíte. Počítáte znovu a znovu a ono to znovu a znovu vychází. Ale musíte to dokázat. Teorie je krásná a úžasná, ale potvrdit ji musí experiment.“

Z dnešního pohledu šlo podle Hobzy o triviální experiment. „Tehdy to ale nebylo jednoduché, protože se do toho nikomu nechtělo. ‚Víme, že je to naopak, proč bychom to dělali?‘ Nebo: ‚Co když ukážeme, že to tak není, tak jak to budeme publikovat?‘“  Nakonec výpočetní chemik požádal svého kamaráda experimentátora z Frankfurtu. „Za týden volal: ‚Máme to změřené, sedí to!‘ A bylo vyhráno,“ vzpomíná na chvíli, kdy otvíral šampaňské.

Pavel Hobza mezitím zjistil, že existují práce, které o tomto jevu referovaly už dřív, ale nesměle a záměrně nenápadně. „Mluvil jsem s těmi autory, na rovinu mi říkali, že se báli to publikovat, protože by jim to do žádného relevantního časopisu nevzali, jednoduše řečeno, nevěřili si. Naši práci ale také nejdříve recenzent nepřijal,“ vypráví. Když však teorii potvrdil experiment, vyrazila do světa. 

Třetí směna v Poldovce

Pro výpočetní chemii je zásadní jedna věc: výpočetní kapacita. Tedy výkonný počítač. Dnes má k dispozici opravdové superpočítače, rád ale vzpomíná na dávné noční směny v kladenské Poldovce.

To bylo tak… Když mu po úspěšné kandidatuře režim neumožnil pokračovat v bádání na „normalizované“ Akademii věd, našel útočiště v tehdejším Institutu hygieny a epidemiologie (dnešní SZÚ), i tam ale pokračoval ve spolupráci se svým školitelem Rudolfem Zahradníkem. Ke svým výpočtům ale potřeboval mladý vědec dobrý počítač. 

A Pavel Hobza zjistil, že v Poldi Kladno mají superpočítač IBM, ale „na ocel“ jej využívají jen ve dvou směnách. „Shodou okolností jsem ale v ústavu mohl využít balík peněz na nákup výpočetního času. Hodina stála neuvěřitelných deset tisíc korun! Můj plat byl tehdy asi dva nebo tři tisíce,“ přibližuje.

A tak jednou týdně naložil (s pomocí kolegů) do auta krabice děrných štítků a vyrazil do Kladna. „Pak jsem čekal, až se velká ručička nástěnných hodin přehoupne přes 22. Od té chvíle do šesti do rána byl počítač náš.“

Zpět do lékárny oklikou

Přesto, že vyrostl mezi baňkami a zkumavkami v olomoucké lékárně svého otce, rozhodl se Pavel už na gymnáziu pro chemii výpočetní. „Je to jednoduché, v laboratoři jsem byl nešika,“ směje se. 

Nakonec se však výpočty Hobzovy vědecké skupiny staly platformou pro vznik nových léků, jejich postupy dnes licencuje farmaceutický gigant Pfizer. „Tatínek by měl velkou radost.“ 

Na smlouvu s farmaceutickou firmou je Hobza pyšný. „Před patnácti lety jsme začali z úplné teorie. A dnes máme velmi lukrativní smlouvu. Chtějí využít naše postupy pro jejich rozsáhlý onkologický program. My neklepali na dveře Pfizeru, to oni klepali na ty naše,“ neskrývá hrdost.

Při hledání léku na jakoukoliv nemoc je nejprve nutné stanovit biologický cíl. A tím je konkrétní protein. Pak je potřeba do detailů poznat a popsat jeho strukturu. „V každém proteinu je nějaké aktivní místo, vypadá jako jeskyně, proláklina. A právě do této jeskyně má co nejlépe zapadnout ligand, který může být lékem. Je potřeba spočítat strukturu oné prolákliny s ligandem  a hledáme takový ligand, který bude v proláklině držet co nejpevněji. 

A to všechno určíme pomocí takzvané skórovací funkce. Těch existuje mnoho, ta naše je však založená na kvantové mechanice a má proti těm jiným velké výhody,“ vysvětluje Pavel Hobza. A to zjevně ocenil Pfizer, který jejich skórovací funkci licencuje pro svůj léčebný program. „Jestli a které léky na základně naší platformy vzniknou, to se asi nikdy nedozvíme, to už je jejich sladké tajemství,“ dodává. 

Pavel Hobza očividně cítí ve svém profesním životě uspokojení. V tom osobním životě si nejvíc užívá čas, který tráví s pěti vnuky. Se svou ženou Pavlou mají syna Pavla  a dceru Martinu, kteří vystudovali humanitní a sociální vědy. „Poslechli naštěstí tatínka a nedali se na vědy přírodní, otec a dítě v podobném oboru - to nedělá dobrotu. Ale uvidíme, kudy půjdou vnukové.“