Složitá jednoduchost virů

Viry jsou nepatrné a na poměry živého světa jednoduché. Přesto dovedou ovládnout a paralyzovat nejen hostitelský organismus, ale jak právě v přímém přenosu sledujeme, i celou lidskou společnost. Čím vyspělejší nástroje a techniky k jejich výzkumu máme, tím více pronikáme do složité sítě vztahů mezi viry a jejich hostiteli. Místo tradičního rozhovoru redakce s odborníkem tentokrát nabízíme dialog virologů dvou generací a odlišných specializací, Ivana Hirsche a Pavla Plevky. Jak se virologie proměnila od doby, kdy s ní Ivan Hirsch začínal?

Ivan Hirsch — Na mládí vzpomínám rád, ale když jsem začínal, neznali jsme ještě extrakci DNA fenol-chloroformem, nebyly agarózové gely, restrikční endonukleázy, sekvenování, nebyla bioinformatika… Co člověk mohl dělat? Dnes bych řekl, že nic. Že se bez těch novějších nástrojů nedalo hnout z místa. A přesto se v té době dělaly báječné experimenty.

Pavel Plevka — O tom mluví výrok o obtížnosti pokusů. Jednoduché pokusy už byly udělané. Ale byly udělané v době, kdy byly složité.

IH — Je to tak. Pracovalo se s tím, co bylo k dispozici. Vyrůstal jsem v prostředí strukturní virologie, ale potom jsem se z Viničné dostal do ÚSOL (viz rámeček Výzkum a výroba sér a vakcín v Československu v článku Od Jennera po Karikó) k panu profesorovi – tehdy vlastně ještě doktoru – Vonkovi (Vesmír 99, 392, 2020/7). A u něj jsem se od strukturní virologie vzdálil a přeorientoval jsem se na otázku, jak virus vlastně způsobuje nemoc. Zajímá mě ta džungle interakcí mezi virem a hostitelským organismem. Úplně do ní nevidíme, ale přitahuje mě, že jsem blíže člověku.

PP — Mě u struktury drží její jednoduchost. Viry jsou sice v mnoha ohledech komplexní, ale jejich částice jsou úžasně jednoduché. Vidíme na nich, kde jsou jednotlivé atomy, což v biologii v podstatě znamená, že na této úrovni už nezůstává žádné tajemství. Pracovat s takto jednoduchým systémem je pro mne komfortní – mohu mít pocit, že mu rozumím. A zároveň nám umožňuje interpretovat řadu pozorování učiněných na buňkách. A s tím souvisí posun, ke kterému dochází v mém výzkumu.

Začínal jsem jako krystalograf, určovali jsme izolované virové struktury. Ale před pár lety proběhla ve strukturní biologii revoluce spojená s nástupem kryo-elektronové mikroskopie. Krystalografii jsem už téměř zapomněl, používáme ji výjimečně. Kryo-elektronová mikroskopie nám umožňuje studovat mnohem komplexnější struktury. V poslední době začíná být dostupná i možnost pozorovat viry přímo v buňce (s. 280). Takže se přibližuji k buněčné biologii, která je velmi komplexní. A jakmile se budeme bavit o patogenezi virového onemocnění, dostaneme se na další úroveň složitosti. Na úroveň celého organismu a jeho imunitního systému, vrozené i adaptivní imunity. Taková složitost je nad úrovní mého výzkumného zájmu. Obdivuji molekulární biology, kteří do tohoto komplexního světa vstupují. Strukturní biologie může na jejich výsledky navázat a ukazovat molekulární detaily makromolekulárních interakcí, třeba viru s receptorem, nebo replikačních procesů v buňce.

IH — Já myslím, že to nejde úplně oddělit. Velmi dobře si uvědomuji, že stojím na ramenou strukturních biologů. Bez vás bychom se při hledání odpovědí na otázky, které si klademe, nikam nepohnuli. Ke strukturní biologii mám velikou úctu, považuji ji za takovou pravdu pravd. Ale ta pravda mě nevtahuje k sobě dovnitř. Jsem spokojený, když mi strukturní biolog řekne, jak přesně nějaký detail vypadá, a já s tím mohu pracovat. Patogeneze a interakce s imunitním systémem jsou skutečně hrozně komplexní a vidíme do nich jen velmi špatně. Ale to mě na tom právě přitahuje.

Doc. Mgr. Pavel Plevka, Ph.D. (*1979)
Vystudoval molekulární biologii a virologii na Přírodovědecké fakultě Univerzity Karlovy, doktorské studium strukturní biologie absolvoval na Uppsalské univerzitě ve Švédsku. Další čtyři roky působil u Michaela Rossmanna na Purdueově univerzitě v USA. Od července 2013 vede výzkumnou skupinu strukturní virologie v CEI TEC při Masarykově univerzitě v Brně, kde je zároveň zástupcem ředitele pro výzkumnou infrastrukturu. Zabývá se lidskými pikornaviry a flaviviry (např. původcem klíšťové encefalitidy nebo virem Zika), viry napadajícími včelstva, ale také bakteriofágy, viz rozhovor: Vesmír 96, 80, 2017/2. Je držitelem grantů ERC (2014–2018) i EMBO (2015–2020). V roce 2016 získal Cenu Neuron pro mladé vědce a v roce 2020 se svým týmem Cenu Wernera von Siemense za nejvýznamnější výsledek základního výzkumu (týkající se struktury viru klíšťové encefalitidy a mechanismu jeho neutralizace monoklonální protilátkou).Snímek CEITEC

PP — Pozoruji, že vývoj kariéry je v biologii delší než v jiných přírodních vědách. Což s tou komplexitou souvisí. Virologovi nestačí načíst virologické články. Musí dobře pochopit i molekulární biologii buňky. A chce-li postoupit na úroveň celého organismu, jde to ještě dál. Takže ve výsledku se člověk věnuje jedné skupině virů pomocí různých přístupů a změny studovaného tématu nejsou v biologii tak časté jako v chemii nebo ve fyzice.

IH — Je to přesně tak. Když jsem tehdy odešel z Přírodovědecké fakulty ve Viničné ulici k Vladimíru Vonkovi, přeskakovali jsme často od jednoho viru k druhému a byly to velmi bolestné změny. Člověk mohl zahodit celý adresář spolupracovníků i obrovskou část literatury. Bylo náročné hledat na úrovni patogeneze styčné body mezi různými viry. Získal jsem šíři znalostí, ale ztratil hloubku. Každý tematický posun v kariéře je na dlouhé lokte. Ve Francii jsem nejprve studoval replikaci HIV, tehdy se o tom skoro nic nevědělo. Až když přišly účinné léky, především zásluhou Antonína Holého a poté Raymonda Schinaziho, začala být zajímavá a významná latence, tedy schopnost HIV zabudovat svou genetickou informaci do genomu hostitelské buňky a umlčet přitom svou expresi (Vesmír 96, 398, 2017/7). Do té doby byla latence na okraji zájmu, zabývalo se jí pár laboratoří, „protože na latenci přece pacienti neumírají“. Ale po zavedení účinné léčby jsme najednou stáli před problémem, že pacienty umíme léčit, ale ne vyléčit. Koncept výzkumu se úplně změnil a já musel dát za pravdu Janu Svobodovi (Vesmír 96, 394, 2017/7), který mě k zájmu o latenci ponoukal už dlouho předtím. Věnoval jsem se jí pak dlouhé roky, vlastně až dodnes. Potom jsem učinil ještě jeden přeskok, k hepatitidě C. Ale to už jsem neměnil základní přístup, stále mě zajímala patogeneze.