Doktorand z Oxfordu: Na Slovensku by som chcel rozvíjať syntetickú biológiu

21. okt. 2019 • Medicínske inžinierstvo

Doktorand z Oxfordu: Na Slovensku by som chcel rozvíjať syntetickú biológiu

Púchovčan Miroslav Gašpárek vyštudoval bioinžinierstvo na Imperial College v Londýne a robí doktorát zo syntetickej biológie na Oxforde. Je presvedčený, že táto oblasť inžinierstva bude mať nesmierny dopad na naše životy. Tvrdí, že v zahraničí si študenti bežne s tými najlepšími profesormi tykajú a chodia s nimi na kávu. Ako priznal v rozhovore pre Vedu na dosah, väčšinu ľudí prekvapuje, že jeho tajným snom je návrat na Slovensko.

Študovali ste biomedicínske inžinierstvo na Imperial College London, no pochádzate z Púchova. Predpokladám, že vaše najdlhšie študentské obdobie sa spája práve s navštevovaním slovenských škôl. Ako si naň spomínate?

Áno, je to tak. Prešiel som systémom slovenského základného aj stredného školstva. Prvý ročník základnej školy som strávil na ZŠ Slovanská a následne som nastúpil na práve otvorenú Cirkevnú základnú školu sv. Margity v Púchove, ktorá mi dala skvelé všeobecné vzdelanie. Práve tu som sa s podporou vedenia začal zaujímať najmä o prírodné vedy - teda o astronómiu, fyziku a matematiku. Po ôsmom ročníku som odišiel na Súkromné bilingválne gymnázium do Žiliny, kde som sa mohol zlepšiť v angličtine a vďaka porozumeniu učiteľov študovať aj individuálne - to znamenalo, že som do školy chodil prakticky len na každoročné komisionálne skúšky a za kamarátmi. Inak som mal viac-menej čas plne sa venovať samoštúdiu prírodných vied, hlavne matematiky, fyziky a astrofyziky, aj keď ma zaujímala aj recitácia, dejiny, či ekonomika. Tento prístup mi umožnil reprezentovať Slovensko na siedmich medzinárodných astronomických či fyzikálnych olympiádach. 

Komu vďačíte za prebudenie či objavenie svojho talentu? Inšpirovali vás učitelia, pomohli vám rodičia, súrodenci...?

Už od malička som sa zaujímal o okolitý svet a jeho fungovanie - predovšetkým ma vždy fascinovala otázka „prečo?“, ktorá je jednou z najdôležitejších otázok pre vedecké bádanie. Mal som šťastie, že som sa veľmi skoro naučil čítať - už v štyroch rokoch. Asi najmä vďaka tomu, že mi rodičia, starí rodičia a sesternice často čítali rozprávky - a ja som si chcel čítať, aj keď práve nemali čas. Na základnej škole mi potom veľmi pomohli najmä pani učiteľky Janka Hrenáková a Mária Chormeková a riaditeľka púchovskej cirkevnej školy Veronika Pobežalová. 

Štúdium v zahraničí ste si vyskúšali už počas gymnázia. Počula som, že domov ste sa vrátili predčasne...

Počas tretieho ročníka na gymnáziu som strávil niekoľko mesiacov na St Edmund’s College, Hertfordshire, v Spojenom Kráľovstve. Bola to typická britská internátna škola ako z príbehov o Harrym Potterovi - boli sme rozdelení do fakúlt („Houses“), nosili sme obleky a areál školy sme mohli opustiť len cez víkend - a s povolením. Štúdium na St Edumnd’s College mi poskytlo novú perspektívu na vzdelávanie. Okrem toho, že sme sa so spolužiakmi špecializovali výlučne na 3-4 predmety (v mojom prípade matematika, pokročilá matematika, fyzika a chémia), mali sme možnosť robiť napríklad na fyzike a chémii praktické experimenty - každý z nás, každú druhú hodinu. 

Internátne prostredie a istá forma „neslobody“, na akú som nebol zvyknutý, na mňa však nepôsobila úplne dobre. Nakoniec sa mi podarilo vybaviť si možnosť spraviť skúšky z celého ročníka skôr, v predstihu, takže som sa mohol vrátiť domov, na Slovensko už po niekoľkých mesiacoch.

Prečo práve biomedicínske inžinierstvo a prečo v zahraničí?

Nad štúdiom v zahraničí som rozmýšľal už v ranných ročníkoch strednej školy - a tým myslím najmä Veľkú Britániu a Spojené štáty. Síce som vo svojom okolí nepoznal nikoho, kto by študoval na elitnej zahraničnej univerzite, na druhej strane som videl, že mnohí kamaráti a kolegovia z medzinárodných olympiád odchádzajú študovať na Imperial College, Cambridge, či na Harvard. Tak akosi som si povedal, že ak hrám s nimi aspoň trochu podobnú ligu, snáď by som to mohol vyskúšať aj ja.

Plánovanie a príprava experimentov na Stanforde v lete 2018.

Prečo bioinžinierstvo? Ako som už spomínal, na strednej škole som mal celkom jasnú motiváciu venovať sa prírodným vedám. Vždy ma však zaujímala aj medicína a ku koncu strednej školy som uvažoval nad tým, ako prírodné vedy a medicínu prepojiť. Kvantitatívny popis nášho sveta som totiž po svojich skúsenostiach s fyzikou a matematikou považoval za hlbší, kompletnejší a vedúci k hlbšiemu porozumeniu daného fenoménu - a lepšej následnej aplikácii poznatkov na riešenie reálnych problémov. Nuž, a inžinierstvo je práve o hľadaní riešení reálnych problémov, ktoré trápia ľudstvo. Nič nekombinovalo tieto moje záujmy lepšie ako biomedicínske inžinierstvo na Imperial College London.

Bioinžinierstvo je aplikáciou matematiky, fyziky, biológie, chémie, rôznych inžinierskych vied a najmä spôsobu myslenia pri riešení praktických problémov týkajúcich sa medicíny, ľudského zdravia, či vo všeobecnosti biologických a živých systémov. To znamená, že bioinžinierstvo zahŕňa široké spektrum oblastí: stavbu a vývoj medicínskych prístrojov, genetickú úpravu baktérií na prospešné účely, matematické modelovanie optimálnej liečby ekzému, konštrukciu moderných protéz či vývoj nanočastíc umožňujúcich lokalizované ničenie nádorov... Bioinžinier sa teda môže naozaj zaoberať takmer všetkým, čo sa týka medicíny a biológie - je to skôr o špecifickom prístupe. 

Boli pre vás vedomosti, ktoré ste získali v našom školskom systéme, dostačujúce? Na čo ste sa museli najviac zamerať, aby ste držali krok so spolužiakmi na zahraničnej univerzite hneď od začiatku?

V prvom rade musím podotknúť, že štúdium biomedicínskeho inžinierstva na Imperial College je v porovnaní s inými inžinierskymi predmetmi oveľa širšie zamerané, ako napríklad študijné odbory elektrického alebo mechanického inžinierstva. Okrem toho, študenti prichádzajú z celého sveta - v našom ročníku sme pochádzali z 33 krajín, polovica bola chlapcov a polovica dievčat, pričom v prvom ročníku sa musia všetci dostať na rovnakú úroveň.  

V tomto bode musím vyzdvihnúť obrovský benefit, ktorý mi priniesli astronomické či fyzikálne olympiády a fakt, že som sa počas strednej školy na ne musel pripravovať prakticky sám. Zvykol som si nepozerať sa na sylaby, teda na to, čo by som sa mal naučiť, ale naučil som sa vzdelávať čo najviac za hranice predmetov, ktoré ma fascinovali.

Vďaka tejto nezávislosti a, dovolím si povedať, správnej miere drzosti, som mnohé veci, ktoré sme preberali na matematicky a fyzikálne orientovaných predmetoch, vedel už dopredu, čítal som učebnice odporúčané pre druhákov či tretiakov, pravidelne som si dohadoval konzultácie s prednášajúcimi z rôznych oblastí a po prednáškach som s nimi väčšinou zostal diskutovať. Tento zápal mi umožňoval zvládať štúdium a začať sa tiež venovať výskumu už v prvom ročníku univerzity.

S prof. Johnom Doylom z Caltechu, jedným z najvýznamnejších kontrolných teoretikov všetkých čias na konferencii o využití kontrolnej teórie v syntetickej biológii na Oxfordskej univerzite v septembri 2019.

Keby ste mali porovnať štúdium na Slovensku a v zahraničí, v čom je zahraničie lepšie, v čom horšie, a naopak – majú aj slovenskí študenti nejaké výhody, ktorými by sa mohli pochváliť pred cudzincami?

Na Slovensku som nikdy na univerzite neštudoval, nemôžem to preto kvalifikovanie porovnať. Myslím si však, že študenti na najlepších svetových univerzitách sú neskutočne motivovaní a zapálení pre svoj predmet. Nečudo, súťaž o miesta je veľká, na jedno miesto sa hlási v priemere 5 až 20 uchádzačov, a tak si univerzita jednoducho vyberie tých najlepších a najzaujímavejších. 

Ďalej, americké aj britské univerzity nie sú zadarmo, čo je podľa mňa veľmi dôležité - tak sa vám spravidla nestane, že niekto pôjde študovať filozofiu či sociálnu prácu len preto, aby mal „lacnú električenku a nemusel pracovať“, aj keď, výnimky sa nájdu všade. Vedomie, že som si na štúdium musel zobrať pôžičku asi 40-tisíc eur, ktorú budem splácať po ukončení štúdia, mi dodávalo motiváciu pracovať v každej chvíli.

No, a ešte by som spomenul absolútne odlišný vzťah medzi pedagógmi a študentmi. Špičkoví ľudia na elitných univerzitách považujú študentov za partnerov - veľakrát som sedel s nejakým z najväčších svetových odborníkov na daný predmet na káve a rozprávali sme sa o inžinierstve.

Za smiešne je považované aj nástojenie na tituloch - tykal som si s mnohými svojimi profesormi. Môj vedúci na Stanforde, profesor Drew Endy, jeden zo zakladateľov syntetickej biológie a jeden z najznámejších výskumníkov v tejto oblasti, nemal na dverách napísané „profesor“. Malými písmenami bolo na dverách napísané jeho meno a kľúč od jeho kancelárie visel v laboratóriu. Kto teda chcel, vedel si jeho kanceláriu odomknúť a pracovať v nej.

Laboratórium prof. Drewa Endyho na Stanford University.

Takisto, keď som bol Departmental Representative (zástupca všetkých študentov bioinžinierstva), tak som robil pohovory s každým akademikom, ktorý na našej katedre žiadal o miesto - mojou úlohou bolo zistiť, či dokáže dobre vysvetľovať, vzbudiť nadšenie pre predmet a či má inovatívne nápady pre študentov.

Na Slovensku by to možno znelo ako z iného sveta. Myslím si však, že výhodou slovenských študentov je, paradoxne, to, že máme oveľa náročnejšie podmienky a nie sme zhýčkaní – a, úprimne, neriešime niekedy absolútne nepodstatné veci. Zároveň chcem podotknúť, že aj na Slovensku vyrástli veľké a úspešné firmy a skupiny. Ľudia, ktorí ich vytvorili, študovali na Slovensku, takže by sme naše zázemie nemali úplne zaznávať.

Na akých projektoch alebo výskume práve pracujete? Prezraďte niečo zaujímavé... Na akých „naj“ zisteniach ste sa počas štúdia spolupodieľali?

Momentálne začínam doktorandské štúdium v inžinierskych vedách a syntetickej biológii na Oxforde pod supervíziou prof. Antonisa Papachristodoulou, šéfa oxfordského centra doktorandského výskumu syntetickej biológie.

Môj výskum bude kombináciou matematického modelovania, počítačového dizajnu a experimentálnej realizácie aplikácií kontrolnej teórie v syntetickej biológii. V zásade je mojím cieľom vytvoriť nové syntetické genetické systémy, ktoré nám umožnia lepšie kontrolovať to, čo sa deje v bunkách - chceme im jednoducho povedať „ako sa majú správať“. Takýto projekt „bunkových kontrolórov“ má množstvo potenciálnych aplikácií od medicíny až po bioprodukciu. 

Spomeniem napríklad možné aplikácie pri pokročilej liečbe rakoviny takzvanými CAR-T bunkami (čo však ešte nejaký čas potrvá) alebo využitie pri rýchlych a efektívnych diagnostických biosenzoroch.

Pokiaľ ide o moje doterajšie výsledky, som rád, že sa mi počas výskumu na Stanfordskej univerzite podarilo geneticky modifikovať plazmidy (génové nosiče), ktoré by sa následne dali použiť na prácu s esenciálnymi génmi a snáď prispieť k zisteniu ich funkcií. Esenciálne gény sú gény, ktoré sú absolútne nevyhnutné pre prežitie organizmu, a tak by odhalenie ich funkcií mohlo pomôcť pochopiť život, a tiež vytvoriť napríklad nové antibiotiká.

Okrem toho som vo svojej magisterskej práci nadviazal na výskum z prvého ročníka a venoval som sa využitiu strojového učenia na hľadanie optimálnej personalizovanej liečby ekzému. Moja práca ukázala zaujímavé výsledky, no nerád by som ich zatiaľ špecifikoval, keďže výskum ešte stále prebieha.

Ako by vaše výskumy a práca mohli pomôcť skvalitniť život ostatným – napríklad aj Slovákom?

Technológie nie sú lokalizované na jednotlivé národy. Pokiaľ ide o môj súčasný výskum, myslím, že syntetická biológia a s ňou spojená oblasť hospodárstva nazývaná bioekonómia, sú pre Slovensko absolútne kľúčovými. Bohužiaľ, nevenuje sa im prakticky žiadna pozornosť. Je to doslova trestuhodné, keďže na Slovensku musíme byť lídrami v moderných technológiách, ak si chceme udržať súťaživosť v porovnaní s inými krajinami. A syntetická biológia má množstvo uplatnení aj v poľnohospodárstve, ktoré by si u nás zaslúžilo oveľa viac podpory. Predstavte si, že dnes niektoré účinné látky v liekoch dokážeme vyrábať v bunkách. Poďme to robiť na Slovensku! 

Ako často sa vraciate domov? Viem, že sa angažujete aj v spoločensky prospešných aktivitách. Mohli by ste nejaké spomenúť?

Domov sa vraciam podľa možností vždy na Vianoce a na Veľkú noc. Počas leta sa vraciam v závislosti na svojich stážach a povinnostiach. Slovensko mám totiž úprimne rád a záleží mi na ňom. Snažím sa spolu s kolegami bezplatne pomáhať slovenským a českým študentom s prijímacími pohovormi na špičkové zahraničné univerzity v rámci neziskovej organizácie Unimak.

Prednáška o syntetických bunkách v gymnáziu na Grösslingovej v Bratislave.

V rámci programu TalentGuide mentorujem stredoškolákov a chodím prednášať po stredných školách, aby som tak popularizoval inžinierstvo, bioinžinierstvo a syntetickú biológiu. Okrem toho s kolegami Jakubom Betinským a Andrejom Zemanom tvorím podcast Pravidelná dávka, kde v krátkych, 20-minútových epizódach rozoberáme rôzne témy. Jakub sa venuje filozofii, Andrej vzťahu vedy a náboženstva a ja sa venujem medicínskym inováciám, syntetickej biológii a bioinžinierstvu. Sme jediný podcast svojho druhu na Slovensku.

A čomu sa venujete vo „voľnom čase“? Aké máte záľuby? Vzhľadom na vaše zameranie zrejme holdujete zdravému životnému štýlu…

Nuž, musím sa priznať, že zanedbávam spánok - spím 5-7 hodín denne, čo je podľa výskumov málo. Mali by sme spať minimálne 7 hodín denne a zobúdzať sa každý deň v rovnakom čase. Snažím sa, samozrejme, svoj spánok optimalizovať. Okrem toho každý deň trávim asi hodinu v posilňovni, pretože sila a svalová hmota sú jednými z najlepších indikátorov dĺžky a kvality dožitia. Takisto sa snažím jesť zdravo, teda veľa kvalitných bielkovín a zeleniny. Vo voľnom čase tiež rád diskutujem o dôležitých globálnych problémoch a o praktických „inžinierskych“ riešeniach týchto problémov. Hrám aj na akordeóne a čítam zaujímavé knihy.

Čo sa týka veku dožitia v zdraví (ale aj priemernej dĺžky života), Slovensko sa v hodnotení krajín EÚ prepadáva na posledné priečky – zdraví sme približne 55 rokov života. Máme alarmujúco vysokú úmrtnosť na kardiovaskulárne choroby a narastá aj počet osôb s onkologickou diagnózou. Čím je to podľa vás spôsobené? Poraďte nejaké tipy na ozdravenie života, nejaké „lifehacky“.

Možno by ste čakali, že budem rozprávať o genetike, metformíne a mTOR signáloch. Ale nebudem. Ak chceme ozdraviť svoje životy, musíme začať tými základnými vecami. Málo spíme, málo sa hýbeme a na druhej strane, jeme príliš veľa nezdravých a priemyselne spravovaných potravín. Nemusíme špekulovať - stačí si uvedomiť, že faktormi, ktoré jednoznačne ovplyvňujú rast nádorov, sú obezita a fajčenie. Takže, moje odporúčané lifehacky? Každý by mal športovať, ideálne denne. Stačí začať prechádzkami, a potom je fajn nájsť si šport, pri ktorom je telo rovnomerne zaťažené - napríklad vhodne zvolené posilňovanie alebo cvičenie s vlastným telom a beh. Ďalej by sme sa mali snažiť spať aspoň 7 hodín denne, v tmavej a chladnej miestnosti bez zapnutých elektrických zariadení. A nakoniec - treba si dávať pozor na to, čo si kladieme na tanier. Ešte nikto nestučnel z jabĺk, vajíčok či brokolice. Väčšinou sú problémom sladké tyčinky a chipsy. Je to jednoduché, no náročné na sebadisciplínu. Nemyslime si, že nás homeopatia, veštenie, zázračné tabletky z internetu či podobné hlúposti spasia. 

Koľko rokov štúdia máte ešte pred sebou a kde vidíte svoju budúcnosť? Počula som, že by ste sa raz chceli vrátiť domov na Slovensko. Šikovných mladých ľudí tu potrebujeme ako soľ. Máte konkrétnejšiu predstavu, akým aktivitám by ste sa venovali?

Na Oxforde ma čakajú tri alebo štyri roky. Počas štúdia by som chcel prostredníctvom svojho výskumu zmysluplne prispieť k rozvoju ľudského poznania, svoje výsledky aplikovať v praxi a ideálne výskum rozvíjať komerčne - tak to totiž má byť: výsledky medicínskeho výskumu musia pomáhať ľudom a nie zostať niekde na laboratórnom stole! Mojím cieľom je prepojiť výskum, podnikanie a učenie podobne, ako to vidím u akademikov, s ktorými som sa stretol na Imperiali, Oxforde, Caltechu či Stanforde. 

Na Slovensko by som sa chcel určite vrátiť. Mnohí mi vravia, že som blázon, ale myslím si, že tu máme svetlé príklady ako Pavol Čekan a jeho MultiplexDX, ktoré by som chcel nasledovať. Podmienky sú tu určite ťažšie ako niekde v Oxforde, no, myslím, že práve preto sa sem musíme zo zahraničia vracať. Mojím snom je založiť si na Slovensku technologickú firmu, a potom tu vytvoriť súkromný výskumno-vzdelávací bioinžiniersky inštitút, ktorý bude kombinovať výskum, vzdelávanie a prenos objavov do praxe. Je však pre mňa dôležité robiť zmysluplné, zaujímavé a prospešné veci kdekoľvek budem.

Spracovala a uverejnila: Zuzana Hrubá, NCP VaT pri CVTI SR

Fotografie poskytol: archív M. G.

Súvisiace:

Hore
Aurelium - centrum vedy
Veda v Centre
Publikácie Veda v CENTRE
kúpa časopisov jún 2016
Quark_2019
Bratislavská vedecká cukráreň
TAG Slovenská veda
banner záhrady
Extrapolácie 2019
Zaujímavosti vo vede
Slnečnica je z hľadiska svetovej produkcie olejnín štvrtá najvýznamnejšia olejnina na svete.
Zistite viac