Prof. dr. Roman Jerala, Kemijski inštitut; Dizajn proteinov prihaja v zlato dobo, možnosti so izjemne na področju biotehnologije

S časovnim zamikom se vedno bolj kaže, da je bila znanost tista, ki je nosila največji delež skrbi in odgovornosti pri razlagi in pojasnjevanju v epidemiji virusa SARS-CoV-2. Velika prednost je imeti v skupnosti posameznike, ki so opremljeni z znanjem, sposobnostmi javnega nastopanja, zavezani znanstveni resnici. V kritičnih časih tako postane znanost točka povezovanja namesto polarizacije. Te lastnosti smo prepoznali pri prof. dr. Romanu Jerali, znanstveniku z močnim angažmajem v javnosti pri promociji znanosti, ko je neutrudno pojasnjeval znanstveno ozadje virusa in cepiv.

Prof. Jerala, kot predstojnik Odseka za sintezno biologijo in imunologijo Kemijskega inštituta, je tudi izjemno uspešen znanstvenik. Skupina, ki jo vodi, je nedavno razvila tehnologijo, ki omogoča uravnavanje odziva človeških celic. Poimenovali so jo INSPIRE in kot pravijo, imajo takšna sintezno- biološka orodja velik potencial uporabe za biotehnološke kot terapevtske namene.

Izjemen intelektualni in raziskovalni potencial, ki ga premore skupina prof. Jerale,  se bo še bolj udejanjil v Centru za tehnologijo genske in celične terapije, katerega začetek gradnje načrtuje kemijski inštitut že prihodnje leto.

Celotna bibliografija, članstvo v uglednih mednarodnih znanstvenih združenjih in komisijah, znanstveno sodelovanje z mnogimi raziskovalnimi centri po svetu, kot tudi vabljena predavanja na mednarodnih srečanjih in univerzah, vodenje projektov, recenzije v uglednih publikacijah in ob vsem obveznosti rednega profesorja za biokemijo in molekularno biologijo na Univerzi v Ljubljani, je tako obsežno, da prostor ne dopušča nadrobnejših navedb.  Vendar ne gre prezreti nekaterih uglednih nagrad, s katerimi se prof. Jerala ponaša: Preglova nagrada KI, Znanstveni komunikator leta 2020, izredni član SAZU, ERC PoC projekt CCedit, ERC Anvancet grant Machines, Medalja za zasluge RS, Rektorjeva nagrada, Zoisova nagrada idr.

Ne gre pa prezreti  njegovih mnenj in stališč, ki jih izreka kot javni intelektualec o razvoju znanosti, ki s  pomočjo novih informacijskih tehnologij, izjemno napreduje; relevantna so mnenja o povezovanju  znanstvenih ved za razumevanje kompleksnosti življenja, z izjemno občutljivostjo pa govori tudi o skrbi za znanstvene talente, ki bodo temelj izgradnje neke „nove dobe“.

Prof. Jerala, v minulih dveh letih, v času epidemije SARS- CoV- 2  ste bili v najširši javnosti izpostavljeni kot izjemno kredibilen strokovnjak glede pojavnosti in ukrepov povezanih z epidemijo.  Danes pa želimo predstaviti vaš dosežek razvoja tehnologije, poimenovali ste jo INSPIRE in omogoča uravnavanje odziva človeških celic. Kot je razumeti, bi ta tehnologija omogočala kemijski nadzor celičnih procesov. Lahko nadrobneje pojasnite to novo spoznanje, ki utegne biti pomembno tudi v klinični praksi.

Res je bila ravno klinična praksa, ki nas je motivirala, da smo šli v ta projekt. Namreč, če želimo uporabljati celično terapijo, je pogosto potrebno, da lahko izvajamo kontrolo na celicah. Če so celice preveč ali premalo aktivne, jih z nekim dodatnim signalom dodatno spodbudimo. Recimo pri imunoterapiji raka pride pogosto  do pojava tako imenovanega citokonskega viharja, do zelo močnega vnetja zaradi aktivnosti celic in zdravniki običajno poskušajo to vnetje zmanjšati s protitelesi, ki stanje nevtralizirajo. Lažje pa bi bilo, če bi lahko  zmanjšali aktivnost teh celic za kratek čas.  In to je bil naš namen, da pripravimo sisteme, s katerimi bi lahko aktivnost celic nadzorovali od zunaj in sicer na  način, da bi uporabljali spojine, ki so bile že uporabljene v kliniki. So registrirane in imajo preverjeno varnost za uporabo. To je bil prvi razmislek, drugi razmislek pa je bl ta, da želimo uporabiti človeške proteine. Namreč, v sistemih, ki jih uporabljamo v sintezni biologiji zelo pogosto uporabljamo bakterijske ali rastlinske proteine. Te sisteme poznamo in se zelo dobro odzivajo.  Vendar  če v človeške celice vnesemo proteine, ki so bakterijskega ali rastlinskega izvora, lahko pride do prepoznavanja imunskega sistema s protitelesi bodisi eliminacije teh celic ali zmanjšane učinkovitosti. In to je bila ideja  našega projekta.

Ko ste razvijali sisteme  kemičnega nadzora celičnih procesov, je eden med njimi lahko prepoznal hormon kortizol, njegovo povečano količino, a ga hkrati narediti neaktivnega. To se mi zdi pomembno, saj vemo, da se kortizol sprošča v stresnih situacijah in ne deluje prav blagodejno na organizem.

Ja, kortizol je ena od spojin, ki se uporabljajo kot zdravila. Orientirali smo se tudi na nekatere naravne učinkovine, kot so hormoni, ravno s tem namenom, da lahko uporabljamo naloge teh kot regulatorje, po drugi strani pa  pripravimo sistem ki jih zaznava v samem telesu kot spremenjene količine. To smo naredili tako, da smo uporabili človeški receptor za kortizol, ga razdelili na dva dela, ki sama po sebi nista bila aktivna, ko pa smo dodali kortizol,  sta se  dela združila skupaj. Tako smo zaznali  neke vrste senzor in pripravili reporter, ki zaznava v telesu kdaj pride do povečane količine kortizola. Tu smo tak sistem nadgradili in namesto reporterja vključili aktivacijo encima, ki  modificira kortizol in ga na ta način aktivira. Celoten sistem smo vstavili v negativno povratno zanko, da celice same zaznavajo povečano količino kortizola, hkrati  pa ga zmanjšali, dokler ne pride do neke homeostaze, fiziološko sprejemljivega nivoja kortizola. To je že nek terapevtski sistem, ki bi ga v principu lahko uporabili za terapijo. Pripravili smo platformo z imenom INSPIRE.  In ne gre  samo kortizol, pokazali smo tudi na neke druge hormone. Imamo  napravo, ki in situ zaznava povečane količine, hkrati pa delu je kot zdravilo.

Je izločanje kortizola vedno pojmovano kot negativno

Ne, nasprotno. Kortizol ima svojo določeno fiziološko vlogo in ni naš cilj, da ga popolnoma eleminiramo ampak da ga zmanjšamo na  fiziološko primerljiv nivo. Je pa cela vrsta drugih hormonov, ki so lahko patološko povečani in bi jih bilo primerno zmanjšati. Po drugi strani pa lahko uporabimo tudi nekatere primerne analoge, ki se uporabljajo za zdravila, s katerimi bi lahko uravnavali delovanje terapevtskih celic.

Tehnologija INSPIRE tudi predstavlja pomembno novo orodje na področju biotehnologije in biomedicine predvsem za nadzor genskih in celičnih terapij, kar ste prej ponazorili na primeru kortizola.

Ja, res najdemo lahko zelo veliko število potencialnih aplikacij. Gre za platformo in prva  pomembna aplikacija je CAR T celice za imunoterapijo raka, kjer nekatere do zdaj uporabljene tehnologije inaktivirajo  te celice in jih lahko eliminirajo.  Bolje pa bi bilo, da njihovo delovanje samo začasno zmanjšamo. In tu imamo kar nekaj kandidatov, ki bi jih lahko uporabili z zdravili. Tu so razni inhibitorji, npr. estradiol, metotraksat…pokazali smo na šestih različnih človeških proteinih, ki smo jih razcepili in so bili aktivni šele ob prisotnosti reagenta. Pokazali smo, da lahko uravnavamo delovanje genov, kateregakoli gena ali pa aktivnost nekih določenih proteinov. In mislim, da je precej zanimanja na področju sintezne biologije.  Naš članek je bil sprejet s precejšnjim navdušenjem. Predstavil sem temo tudi na znanstvenih srečanjih, recimo v Edinburgu na temo sesalske sintezne biologije in sem prepričan, da se bo ta koncept uveljavil. Vložili smo sicer patentno prijavo a same plazmite smo dali na razpolago drugim raziskovalcem in nekateri že sprašujejo, ker bi jih radi že testirali v svojih sistemih.

Vaš Odsek za sintezno biologijo in imunologijo velikokrat pozitivno preseneča z novimi spoznanji, odkritji, aplikativnimi možnostmi prenosa v klinično prakso ipd. Zato tudi ne preseneča, da načrtujete ustanavljanje Centra za tehnologijo genske in celične terapije. Lahko kaj več poveste o tem.

Že dalj časa smo povezovali sintezno biologijo z imunologijo, to sta obe področji našega odseka.  Po drugi strani pa smo prišli do spoznanja, da gre za kombinacijo, ki je zelo uporabna. Gre za močno orodje napredne genske in celične terapije. Navezali smo stike z zelo sposobnimi in motiviranimi kliniki, ki želijo uporabljati za sodobne pristope ne le biološka zdravila, ampak celično in gensko terapijo v praksi. Prednosti teh pristopov so v tem, da so bolj usmerjeni, bolj natančni in z njimi lahko zdravimo že neposredno vzroke bolezni, ne samo simptome. In ti pristopi se v svetu že vpeljujejo v prakso.  Tudi v Sloveniji smo že začeli s tem. Naša želja je bila, da povežemo te temeljne raziskave s kliniko, zato da bi omogočili tudi v Sloveniji dostop pacientom do teh sodobnih metod zdravljenja.  Mislim, da je za raziskovalce velika motivacija to, da plod raziskav pride do neke neposredne uporabe. Motivacija so sicer temeljne raziskave, da raziskujmo mehanizme, principe samega delovanja in bi bili toliko bolj veseli, če bi prišli do neke uporabe. Seveda to ne gre enostavno, ker če želimo nekaj prinesti v uporabo, je potrebno to najprej testirati na predkliničnih raziskavah, na živalskih modelih, ki jih imamo tudi v hiši. Bolj problematičen pa je naslednji korak, preskok od predkliničnih raziskav do prvega testiranja na ljudeh.  Zato potrebujemo motivirane klinike. Obstaja pa tudi visoka motivacija pacientov, imamo dobre stike z organizacijami, ki povezujejo bodisi starše ali direktno paciente z rakom, z redkimi boleznimi. Tisto kar manjka, je neka zmožnost, da pripravimo kandidata za zdravilo za klinično uporabo. To mora biti pripravljeno z zelo visokimi standardi  proizvodne prakse, kar zahteva  posebne laboratorije, drage reagente, česar nismo imeli na razpolago.  Zato smo prišli smo na idejo za tak center s tehnologijo genske in celične terapije, ki bi naredil točno to. Uporabil bi najsodobnejše tehnologije in bi uspel pripraviti kandidate za klinično testiranje, ki bi jih kliniki dejansko pripeljali do pacienta. Ena stvar je ta celična terapija, imunoterapija raka, po drugi strani pa so tu tudi genske terapije z uporabo CRISPER metode. Na tem področju imamo tudi nekaj inovacij, kjer smo razvili neko platformo, s katero lahko izboljšamo učinkovitost metode CRISPER, genskih škarij, ki ciljajo nek določen gen in ga inaktiviramo.  Tu je cela vrsta neposredne medicinske uporabe in del teh metod je že v kliničnem testiranju.  Če združimo vse te metode skupaj, lahko pridemo do takega centra. Zanj so seveda potrebne finance, ki jih skušamo dobiti na evropskih razpisih. Upamo, da jih bomo dobili, da bomo zgradili stavbo in opremo in omogočili nekaj let začetka delovanja centra. Tako bi dobili prve kandidate, kjer bi začeli klinično testiranje.

To in mnogi vaši drugi dosežki kar kličejo po kliničnih implementacijah. Kako je to področje translacijske medicine razvito, kar bi omogočilo hitrejše vključevanje novih spoznanj v samo klinično zdravljenje.

Tu so določeni problemi.  Predvsem, kot slišim od kolegov klinikov, enostavno nimajo dovolj rezerviranega časa, ki bi ga uporabili za raziskave. Če želijo izvajati skrb za paciente na najvišjem nivoju, glede na to da je UKC ustanova, kjer ne delajo samo rutinskih zadev ampak zahtevnejše,  potrebujejo nekaj časa izven te rutine. In najbrž bo potrebno nekaj storiti v tej smeri, da se jim omogoči več časa za napredne raziskave. Tako bi tudi mi dobili  povratno orientacijo. Na teh področjih so se zadeve zelo lepo uskladile.  Recimo na področju imunoterapije raka imamo sposobne in motivirane hematologe, prof. Zvera, prof. Severja, ki sta že dalj časa želela vzpostaviti prenos uporabe CAR T celične terapije za zdravljenje določenih vrst krvnega raka. V tem primeru se je spet organiziralo združenje pacientov, ki so zbrali denar za dve napravi, s katerimi bi lahko začeli z obravnavami, upajmo da  nekje v prihodnjem letu. Zaenkrat  samo za eno indikacijo CD19, ta ki je tudi komercialno dostopna. Vse bi izvajali tudi ceneje kot če se pacienta pošlje v tujino. Drug, bolj dolgoročni cilj  je, da se nebi  naslanjali samo na en vektor, ki je ta čas dostopen, ampak bi dejansko razvili tudi dodatne vektorje, ki bodo bolj varni, bolj učinkoviti, in bolj uporabni za druge, širše indikacije. In prav  te že razvijamo v naši skupini. Tu je zelo lepa sinergija z Inštitutom za mikrobiologijo in imunologijo s prof. Ihanom. Pri njih bodo izvajali prenos  CAR T konstruktov v celice. Pri tej terapiji gre za to, da iz pacientov odvzamemo celice T in jih v tej napravi modificiramo z virusnim vektorjem tako, da v njih vstavimo neke vrste umeten receptor, ki prepozna rakave celice in aktivira celice T tako, da to rakavo celico uničijo.  To je tehnologija, ki je lahko izjemno učinkovita za določene vrste raka, za katere se je pokazalo, da vse ostale terapije odpovedo. In ne le mi, tudi ostali raziskovalci po svetu delajo za razširitev porabe te terapije na druge vrste raka, hkrati pa težimo, da naredimo to terapijo bolj varno. Doslej se je uporabljala predvsem v primerih, ko so ostale možnosti odpovedale.  Bilo pa bi smiselno, da ta obravnave uvedemo čim hitreje. Drugo področje, ki bi ga izpostavil, pa je genska terapija, kjer bi posebej omenil prof. Osredkarja, ki  že izvaja obravnavo  z zdravilom zolgensmo za spinalno mišično atrofijo. Tu bi radi širili to terapijo na druge vrste genske terapije, ker sodelujemo pri pripravi zdravila za sindromCTBBN1, poznamo v akciji za dečka Urbana. Gre za fundacijo, ki jo je organizirala dečkova mama Špela Miroševič, ki je izjemno podkovana na tem področju. Organizirala je celoten konzorcij raziskovalcev  s celega sveta. In pri nas razvijamo drugačne vrste terapije. Pri genskih terapijah gre za to, da je v določenih primerih bolj ali manj jasno kateri način terapije je najboljši. Pri določenih boleznih, kjer pa še nimamo nobenega zdravila, pa je potrebno pogledati več različnih pristopov.  Tu lahko uporabimo naše znanje in motivacijo sodelavcev, da preverimo lahko različne načine. Govorimo o editiranju RNK, da vplivamo na uravnavanje preostalega zdravega dela gena, s katerim bi lahko dvignili njegov nivo. Tu imamo nekaj poti, ki jih razvijamo in upamo, da jih  bomo čim prej začeli testirati tudi na Urbanovih celicah, na mišjem modelu, ki ga razvijajo v ZDA na osnovi te same fundacije. Radi bi pa v tem centru naredili terapije, ki bi bile uporabne za širši nabor različnih genskih bolezni in bi jih omogočili tudi otrokom, katerih starši niso tako zelo angažirani kot je Urbanova mama. Sem pa prepričan, da bomo v naslednjih desetih letih videli poplavo različnih genskih terapij za različne bolezni.  Pogosto pa ni dovolj velikega interesa s strani farmacije, da bi razvili zdravilo, če obstaja na celem svetu samo nekaj sto primerov. In v tem primeru gre za neke vrste butični razvoja terapije, za katero računamo, da bi bili stroški bistveno manjši kot v primerih, o katerih govorimo, kjer gre za par milijonov za vsakega pacienta.

Na mnogih, tudi na vašem področju je opazen premik k širjenju povezovanja in bolj celostno, holistično razumevanje znanstvenih vprašanj. Sploh, naj bi prišlo do nove paradigme pojmovanja znanosti. Imate znanstveniki kakšne težave s tem

Odvisno je od tega, kako kdo pojmuje določeno paradigmo. Glede samega sodelovanja nimamo nobenega problema. Bistveno je to, da se združijo skupaj ljudje, ki dejansko nekaj prispevajo in lahko maksimalno naredimo zelo dobro stvar. Kar se vloge znanosti tiče, nimam nobenega problema, imam problem, da bi znanost jemali preveč ozko, preveč utilitaristično ali neposredno uporabno. Tudi veliko število iznajdb ni kazalo neke neposredne uporabe. Na našem področju sintezne biologije lahko rečemo, …to bo v redu, uporabno…po drugi strani pa bom zelo vesel, če bo nekdo drug našo iznajdbo uporabil za nekaj popolnoma drugega. In mislim, da je potrebno podpirati tako temeljne kot  tudi aplikativne raziskave.  Ne smemo pa pozabiti, da gre kljub vsemu za inovativnost, za originalne ideje. Danes pogosto znanost pojmujemo preveč tehnicistično, gre za to, da predvsem z velikimi topovi streljamo, masovno, ne da bi imeli kakršnekoli hipoteze. Prepričan sem, da je za vsakim dobrim odkritjem  predvsem neka originalna ideja. So določena področja…recimo človeški genom, treba je bilo določiti neko zaporedje, kjer  je precej rutinskega dela, katerega rezultat je zelo pomemben ampak moj „kozarec čaja“ je bolj usmerjen v to, da prideš do neke inovativne ideje. V Sloveniji imamo, ne nazadnje, neko komparativno prednost z nekimi inovativnimi idejami,  Glede velikosti in sredstev smo težko konkurenčni, lahko pa smo konkurenčni s povezovanjem idej. V našem laboratoriju je  ena od prednosti ta, da porivamo širok nabor  praktično od atomske ločljivosti do razumevanja dizajna samih proteinov pa do delovanja na celicah in potem na celotnih organizmih. Tu je naša komparativna prednost.

Pri nujnosti povezovanja z drugimi področji, ko gre za razumevanje kompleksnosti življenja – v našem primeru – se postavlja povezovanje v široko polje naglega razvoja informacijskih tehnologij , ki z matematičnimi orodji pomaga razumeti taka vprašanja. Vendar je tak način sodelovanja sicer razburljiv a tudi intelektualno zahteven.

To je gotovo. Na to lahko odgovorimo na več nivojih. Eden je ta, da je bil razvoj informatike ključen za razvoj znanosti, kot jo imamo danes. Če ne bi imeli tako zmogljivih računalnikov, vede o življenju ne bi bile danes tam kjer so. Tu gre za tehnične predpostavke, ki so bile potrebne za razvoj. Drugo pa je koncept povezovanja različnih področij. Eno od zanimivih področij, na katerih delamo, je dizajn proteinov, kjer smo osnovali popolnoma drugačen način dizajna proteinov kot so naravni proteini. Mimogrede, kaže tudi, da je možnih več različnih načinov in niso samo takšni, ki so se razvili v naravi. Velika priložnost za neko racionalno načrtovanje je primer kletk, kjer so stilizirane strukture (pokaže  model). V ozadju gre za neko tridimenzionalno strukturo, jo lahko  pokažemo na tak način. Ko so kolegi matematiki to videli, so rekli…Ja tega se lahko lotimo z matematičnega pristopa, s pomočjo teorije grafov.  Tu smo imeli zelo plodno sodelovanje s kolegi matematiki. Je pa potreben nek določen napor, ki je lahko zelo produktiven, da  matematiki  razumejo nas in mi njih. In pri matematiki je precej zahtevno vprašanje, kako lahko nekdo sledi tako širokemu področju. Ne gre le za vede o življenju, na področju biokemije nihče ne more slediti vsemu,  obseg je izjemen. Potrebno se je specializirati,  potrebna so leta dela ali celo desetletja, da res postaneš dober. Potem je težko spremljati še  neko drugo področje, tematiko, informatiko, fiziko in podobno. Ravno na meji med temi področji, na preseku področij, prihaja do zelo pomembnih in zanimivih prebojev in  mislim, da je tu priložnost za inovacije, ki pripeljejo do premika konceptov. Sintezna biologija je zanimiva zato, ker gre za presečišče med inženirstvom in biološkimi sistemi. Dizajniramo biološke sisteme, po drugi strani pa obstaja priložnost, da principe bioloških sistemov prestavimo v našo tehnologijo v vsakdanjem življenju.  Biološki sistemi so dizajnirani na atomski sklali, na nanometerskem nivoju, sposobni so samo razmnoževanja, so robustni, so sposobni evolucije, so zelo energetsko učinkoviti, so sposobni recikliranja materiala. In tisto, kar jemljemo samo po sebi razumljivo, so v bistvu  kompleksni sistemi. Če bi imeli  tehnologijo, da bi uporabljali veliko teh principov, bi rešili zelo velik del problemov, ki jih ima človeštvo. Takšni sistemi bi bili bolj vzdržni, bolj v skladju z naravo, ne nazadnje tudi po energetski učinkovitosti. Temu navadno rečemo krožna ekonomija in tu bi bil pravzaprav napredek, da tehnologijo naredimo bolj podobno  biološkim sistemom, ki so v bistvu zelo zahtevni, zelo komplicirani, ker kmetijstvo jemljemo kot nekaj najbolj tehnološko enostavnega. Delovanje teh bioloških sistemov je izjemno kompleksno.  Nobeden sistem, ki si ga je človek izmisli, še ni sposoben te primerjave. Tu so še velike priložnosti ravno na jemanju zgledov, na prenašanju določenih sistemov. Po drugi strani pa dizajn proteinov…v naravi so se proteini razvili s selekcijo, z naključnimi mutacijami, racionalno, zdaj pa lahko te sisteme dizajniramo drugače. Ne nazadnje lahko v biološke sisteme vnesemo tudi neke anorganske materiale in naredimo neko povezovanje elektronskih sistemov z biološkimi sistemi. Tako ljudje lahko jemljemo najboljše od obeh sistemov.  Tehnološko bo to lahko učinkovito, po drugi strani pa bo učinkovito za zemljo, za katero vemo, da je omejen ekosistem.

V zadnjem letu je v svetovni znanstveni skupnosti prišlo do res skorajda epohalnih premikov, ko je skupina  DeepMind pri Alphabetu oblikovala algoritem AlphaFold, ki je pokazal način zvijanja proteina v 3D obliko. In ne le to, algoritem so odprli, dali v splošno uporabo vsem znanstvenikom, kar še dodatno potrjuje težo narejenega. Kako ste znanstveniki to sprejeli.

Z izjemnim navdušenjem. Moram reči, da gre pri tem za enega največjih prebojev na področju ved o življenju v zadnjih desetletjih. Tu gre za eno ključno vprašanje, kako linearno zaporedje aminokislin določa tridimenzionalno strukturo proteinov. Vemo, da je to kompleksno, ker je potrebno neko sodelovanje velikega števila malih kooperativnih interakcij za to tridimenzionalno strukturo. Do pred štirimi leti smo uspeli pripraviti model samo za proteine, če smo vedeli, kakšna je struktura nekega podobnega proteina. Potem pa so pri DeepMindu uporabili tridimenzionalno strukturo proteinov in uspeli z ogromnim številom parametrov, s cca 90 milijonih pripraviti sistem, ki lahko napoveduje tridimenzionalno strukturo proteinov iz aminokislinskega zaporedja, kar je res sveti gral biokemije že petdeset let. Sam in moji kolegi smo bili prepričani, da to ne bo možno še vsaj nekaj desetletij. In na ta način lahko pripravimo zelo dober model za vse človeške proteine. Približno 20 tisoč proteinov kodira človeški genom in danes imamo model za praktično vse proteine, ne le človeške ampak vse, ki smo jih v naravi poznali. To ima posledično velik pomen za razumevanje delovanja celic in tudi za načrtovanje zdravil. Lahko napovemo strukturo tudi dizajniranih proteinov. Tu se odpira ogromno perspektive, ker s temi novimi metodami bomo pospešili tudi dizajn novih zdravil manjših molekul. To je tudi eden od naslednjih izzivov in to je triumf metod strojnega učenja in izjemno močno orodje za vse, ki delamo na vedah o življenju. Zelo smo hvaležni raziskovalcem, da so dali kodo na prosto razpolago vsem, da vsi lahko napovedujemo tudi strukturo dizajniranih proteinov. Lahko rečem, da gre za epohalno odkritje.

Razvoj pa gre tako hitro naprej, da mu je težko slediti. Pomenljiv se mi zdi primer, ko so junija letos južnokorejski regulatorji  dovolili prvo zdravilo, cepivo proti Covidu-19, izdelano iz beljakovine. Temelji namreč na sferičnem proteinskem nanodelcu, ki so ga raziskovalci naredili že pred časom z delovno intenzivnim postopkom poskusov in zmot. Danes pa z umetno inteligenco oblikujejo take molekule izjemno hitro. Kam bo šel tak razvoj.

To je eden od primerov aplikacije dizajna proteinov, ki se gradi že na dolgoletnih izkušnjah. Ni šlo seveda za nekaj, kar je nastalo čez noč. Obstaja pa še eno cepivo, ki je na osnovi proteinov Novavax, a ta je na osnovi naravnega, ti pa so na osnovi dizajniranih proteinskih kletk. Mislim, da dizajn proteinov prihaja v zlata leta, možnosti so izjemne, ne le na področju zdravljenja ampak tudi na področju biotehnologije, Proteini so izjemno dobri katalizatorji zelo specifičnih reakcij s katerimi lahko pripravimo določene molekule, lahko pa tudi razvijamo encime, ki bodo uporabljani za senzorje, za dizajniranje nekih procesov za tvorbo biogoriva, novih materialov. Proteini imajo skoraj neskončno variabilnost s tem, da so definirani na atomskem nivoju in če lahko kontroliramo strukturo, lahko kontroliramo lastnosti materialov. In na ta način bomo lahko dobili materiale, ki imajo bistveno boljše nove lastnosti v primerjavi samo z naravnimi materiali. Po drugi strani pa jih lahko pripravimo na na način, ki je bolj prijazen naravi.

Kako kot javni intelektualec komentirate poročilo Evropske komisije, ki opozarja, da je nadzor nad tehnologijo vse bolj geopolitično izhodišče. EU izgublja naložbeno tekmo na področju kvantnega računalništva, 5G, umetne inteligence in tudi biotehnologije. Gre namreč za vprašanja, kako bo Evropa šla skozi digitalno in okoljsko preobrazbo in gospodarstvo sploh.

Mislim, da Evropa premalo podpira znanost. Spomnimo se, ko je bila imenovana nova komisija je bil potreben kar močan pritisk znanstvenikov, da je bila znanost kot ime določena v resorju, ki ga koordinira komisarka Gabriel. Znanost so jemali bolj kot stransko področje. Evropa pa  ima velik  potencial, ki ga moramo na primeren način uporabljati.  Razviti  moramo tudi visoko tehnologijo, ki bo imela dovolj veliko dodano vrednost. Za področje biotehnologije lahko povem, da Evropa zaostaja. Če govorimo o genski in celični terapiji, vidimo, da je pri kliničnih testiranjih za imunoterapijo raka  na prvem mestu Kitajska, potem sledi ZDA in precej zadaj je Evropa. Marsikdaj je to tudi posledica neke birokratske okorelosti, da se zadeve precej počasneje premikajo, kar je posledica evropske manjše odprtosti do inovativnost. Tu je velika škoda, da se je Združeno kraljestvo odločilo zapustiti Evropo, ker je bilo ravno tam bolj inovativno, bolj napredno okolje. Po drugi strani pa vemo, da je v Evropi največji odpor do gensko spremenjenih organizmov, rastlinah, ki lahko prinesejo veliko dobrega. Govorimo o modifikaciji rastlin, ki so odporne na sušo itd. Z njimi lahko proizvajamo hrano, ki ima večjo količino želenih vitaminov, manjše število nezaželenih sestavin…to so vse stvari, ki bi morale biti bolj dostopne. Bojim pa se, da gre za neko politično korektnost, za meni nerazumljiv odpor do tehnologije, ki je dokazano neškodljiva, a se je politika kljub vsemu odločila, da bo to zaustavila. Na vsakem koraku  vidimo, da Evropa zaostaja. Treba je poslušati znanost, upoštevati sicer možna tveganja ampak ne neka abstraktna tveganja, predvsem  pa ne nekih predsodkov.

V času Covid krize ste bili pomemben komunikator znanosti. Hkrati pa so se pojavljale lažne novice, nahajali smo veliko psevdoznanstvenih člankov. Kako se kot izjemno kredibilen znanstvenik borite proti temu.

V času Covida je bila moja dolžnost kot znanstvenika, da se izpostavim. Ker imam nekaj znanja na tem področju. Ko so me mediji prosili, sem še bolj sledil stroki in sem lahko dajal znanstveno mnenje na konkretnem področju predvsem cepiv. Mislim, da so nevarna ravno  družabna omrežja, kjer danes kroži veliko lažnih informacij, ki so očitno generirane namerno. Nekateri iz neznanja težko presodijo kaj je res . Razumem ljudi, ki niso strokovnjaki,  da se zelo težko odločijo. In tu je vloga znanstvenikov, da presodijo težo informacij in povedo svoje mnenje na osnovi znanstvene kredibilnosti. Tu prihajamo v zelo zahtevne razmere, kako reagirati, katerim informacijam zaupati in katerim ne. Znanstveniki običajno pogledamo, kdo stoji za informaciji. Pojavilo se je tudi nekaj znanstvenikov, ki so videli svojih pet minut slave in so začeli širiti alarmantne novice. In znanost je tista, na katero moramo staviti, da bo rešila probleme, s katerimi se sooča človeštvo.

Vedno več razumnikov je prepričanih, da je naša prihodnost interdisciplinarna. In tudi izobraževanje bo moralo biti drugače organizirano. Če ga organiziramo tako, da sobivajo različne vede kot v kolidžu, se oblikuje strast do znanosti in ideje za inovacije.

Mislim, da je zelo pomembna strast, navdušenje nad znanostjo in ta se verjetno oblikuje že zelo zgodaj. Marsikdo se odloči za znanost, ker prebere neko knjigo  ali sodeluje z raziskovalno nalogo na nekem tekmovanju, raziskovalnem taboru itd. Zdi se mi, da so take aktivnosti zelo pomembne, ker z njimi spodbudimo interes mladih za znanost. Po drugi strani pa glede samega izobraževanja…mislim da je kljub vsemu potrebno neko razumevanje temeljnih principov določenih naravoslovnih ved. Jaz sem po izobrazbi kemik in sem vesel, da imam tovrstno izobrazbo, kar mi daje neko dobro osnovo za to, da lahko to znanje apliciram na bioloških ali medicinskih sistemih. Marsikdaj  opažam, da gre pri tem področju za zadeve iz kvantitativnega v prezentacijo nekih slikic, po drugi strani pa je nujno, da stvari razumemo na nivoju delovanja posameznih molekul. Danes biološke sisteme lahko razumemo na nivoju molekulskega razumevanja. Naši možgani pa so najbrž  manj  sposobni sprejemati razumevanje nekih obsežnih sistemov. Ravno zato je mogoče AlphaFold sposoben napovedati strukturo, ker upošteva lahko 90 milijonov parametrov. Zato je dobro, da uporabimo tovrstne sisteme strojnega učenja in sem prepričan, da bo nekaj podobnega tudi potrebno za razumevanje delovanja celice. Lahko razumemo posamezne segmente, ampak kako celotna celica deluje skupaj,  pa je najbrž toliko parametrov, da je potrebno upoštevanje sistemske biologije, ki je ne nazadnje tudi veda,  namenjena temu, da prispeva k razumevanju delovanja celotne celice, celotnega organizma ali morda razumevanju manjšega sistema kot je recimo imunski sitem.

Kakšen potencial pa ima Slovenija, kako se obnaša, da bi okrepila bogastvo znanstvenih talentov in znanja…kot osnovo izgradnje neke „nove dobe.“

Glede tega sem optimističen. V zadnjem času se kaže, da je več podpore znanosti tudi če pogledamo v proračun. To je prvo izhodišče. To kaže tudi sistem, ki se je z novim zakonom uveljavil glede podpiranja raziskovalnih  programov, da se premakne  na organizacije z agencije, ki pa bo še vedno odgovorna za financiranje za izbor projektov. Mislim, da je dobro, da daje več avtonomije posameznim organizacijam,  ki se bodo morale same primerno organizirati.  Na Kemijskem inštitutu ubiramo dobro pot, da imamo zunanjo evalvacijo, da podpiramo tiste programe, tiste raziskovalne skupine, ki so bolj propulzivne. Zdi se mi, da je znanje, ki ga dobijo naši študenti na univerzi dobro in  naši naravoslovci so v svetu zelo cenjeni. Nekoliko pa je slabosti glede pretoka oziroma odliva možganov. Tu se pogosto dogaja, da izgubljamo marsikatere zelo sposobne študente, ki odhajajo v tujino. Pomemben je tudi finančni prihodek, ki je dvakrat manjši od njegovega kolega v tujini. To bo potrebno urediti. Zaenkrat še vedno dobimo študente, ki so motivirani, ki jih znanost zanima ne samo skozi denar, a so v takih letih, ki imajo svojo eksistenco z izgradnjo družine itd. Zdi se mi, da je potrebno take strokovnjake bolj nagraditi. Slovenija je težko konkurenčna glede sredstev, glede  same velikosti, zato je dobro, da podpira tiste, ki so v špici. Slovenija ne more biti najboljša na vseh področjih, lahko pa je najboljša na določenih izbranih področjih. To je treba  oceniti in ne od zgoraj navzdol diktirati področje. Raziskovalci imajo svojo določeno avtonomijo in potrebno je, da se dokažejo sami.  Take  je potrebno podpirati, da si lahko ustvarijo renome in privlačijo tudi raziskovalce iz tujine. Omogočiti je potrebno preboje in če ti lahko najdejo še aplikacije z industrijo, se  Slovenija lahko izkaže, kje je res dobra. Mislim, da z novimi odločitvami, z novim zakonom gremo v pravo smer.

Foto: KI