Bakterie, komputery i dadaizm. Wywiad z Januszem Bujnickim [Nie tylko Skłodowska]

Pan Janusz Bujnicki w 11 lat został profesorem.
Pan Janusz Bujnicki w 11 lat został profesorem.
Kilka dni temu Janusz Bujnicki odebrał nagrodę "Polacy z werwą". Ma 38 lat i tytuł profesora, więc czego jak czego, ale werwy mu nie brakuje. To nie tylko jego osobista energia. Profesor pracuje w wyjątkowym miejscu. W jego Instytucie obowiązują unikalne w polskiej nauce zasady. Co 2 lata specjalna komisja ocenia rozwój prac badawczych. Jeśli nie idą w odpowiednim tempie - szef zespołu żegna się z pracą. Dzięki temu Instytut jest liderem innowacyjności w Polsce i ma najwyższą ocenę ministerstwa nauki: A+.


Partnerem akcji "Nie tylko Skłodowska" jest PGNiG SA

Prof. Janusz Bujnicki (rocznik 1975), bioinformatyk, kieruje Laboratorium Bioinformatyki i Inżynierii Białka w Międzynarodowym Instytucie Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie, pracuje też na Wydziale Biologii Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu; członek Akademii Młodych Uczonych PAN, autor ponad 250 publikacji i aktywista ruchu społecznego Obywatele Nauki.


EN: Jak się zostaje profesorem w jedenaście lat po skończeniu studiów?

JB: Moja kariera przebiegała dość niestandardowo. Dużą część pracy doktorskiej zrobiłem eksternistycznie, analizując dane w domu na laptopie, a w rok po obronie doktoratu wygrałem konkurs na stanowisko kierownika zespołu. Nie odbyłem ani studiów doktoranckich, ani typowego stażu podoktorskiego, to była droga na skróty, przez niezłe wertepy.


EN: Ile godzin dziennie Pan pracuje?

JB: Zakładając, że mój mózg potrafi pracować podczas snu, to pewnie 24 godziny na dobę? Praca naukowa wymaga wielozadaniowości, poza tym warto czerpać inspiracje spoza własnego poletka. Czytuję książki o rozwiązywaniu problemów w biznesie, a kilka dobrych pomysłów wzięło mi się z zainteresowania sztuką.


EN: Która z dziedzin sztuki jest tak inspirująca?

JB: Bardzo lubię literaturę i sztukę z początku XX wieku, zwłaszcza dadaizm i surrealizm. W nauce czasem robię to, co dadaiści w sztuce – wstawiam rzeczy w nowy kontekst i sprawdzam, czy wyniknie z tego coś interesującego.

EN: Co jest celem Pana badań?

JB: Obecnie pracuję nad poznaniem działania cząsteczki kwasu rybonukleinowego, czyli RNA. Wcześniej zajmowałem się m.in. komputerowym przewidywaniem struktury białek. Kiedyś wpadłem na pomysł, że podobne metody badań, które stosuje się dla białek, można by wykorzystać do badań nad RNA. Początkowo recenzenci moich publikacji i wniosków grantowych uważali, że to szalony pomysł. Z czasem okazało się, że intuicja mnie nie zawiodła.

EN: Dlaczego właśnie RNA?

JB: O tych cząsteczkach nadal niewiele wiadomo. Przez długie lata naukowcy byli przekonani, że to białka są najważniejsze w komórce i że nie warto badać prawie niczego innego. Poza tym uważano, że RNA jest zaangażowany w zaledwie kilka procesów i one wszystkie są już dobrze poznane. Gdy zacząłem pracować nad RNA, pojawiały się już doniesienia, z których wynikało, że te cząsteczki są jednak bardzo ważne, może tak ważne jak białka, albo nawet o wiele ważniejsze.

EN: Bioinformatyka jest bardziej biologią, czy informatyką?

JB: Ani jednym, ani drugim. To dyscyplina, która integruje różne dziedziny wiedzy. Jej celem jest tworzenie i stosowanie narzędzi obliczeniowych do rozwiązywania problemów biologicznych, w oparciu o m.in. metody statystyczne oraz reguły fizyczne i chemiczne.

EN: Pana główne narzędzie pracy?

JB: Leży przede mną, czarny laptop o wymiarach 30 cm na 20 cm i oczywiście Internet, do którego musi być podłączony. Drugie narzędzie to biurko, przy którym rozmawiam ze współpracownikami.

EN: Dlaczego modelowanie komputerowe jest takie ważne w poznawaniu funkcjonowania komórki?

JB: Metody doświadczalne nie wystarczają. One pozwalają uchwycić skomplikowany proces w jakimś jednym momencie, ale najczęściej nie udaje się go mierzyć w czasie rzeczywistym i zapisywać wszystkich jego parametrów. Modelowanie komputerowe polega na stworzeniu takiego opisu, który w pewnym sensie łączy te punkty, które zostały wyznaczone doświadczalnie, dając kompletny rysunek. Dobrym przykładem przydatności modelowania komputerowego jest ostatnia nagroda Nobla z chemii. Trzej badacze Martin Karplus, Michael Levitt i Arieh Warshel zastosowali modelowanie komputerowe do badania reakcji chemicznych, które zachodzą tak szybko, że nie można ich dokładnie zmierzyć doświadczalnie, żeby uchwycić wszystkie szczegóły na poziomie atomowym. Dopiero modelowanie komputerowe pokazało, jak wygląda ścieżka od A do B.

EN: Czy Pańskie badania mają zastosowanie praktyczne?

JB: Niektóre tak. Na przykład, komputerowa analiza małych cząsteczek chemicznych może być punktem wyjścia do tworzenia nowych leków. Ułatwia przewidywanie, czy i jak będą one oddziaływać z innymi cząsteczkami, na przykład z chorobotwórczymi bakteriami i wirusami. Wyobraźmy sobie, że wybieramy jakieś białko bez którego wirus, czy bakteria nie są w stanie funkcjonować. Następnie analizując struktury chemiczne miliardów małych cząsteczek, szukamy takiej, która pasuje przestrzennie do miejsca na powierzchni tego białka i zablokuje jego działanie, jeśli się do niego przyłączy. W ten sposób tworzymy komputerowo model eliminacji patogena. Oczywiście takie przewidywania należy potem sprawdzić doświadczalnie. Najczęściej robi się to dla bardzo dużej grupy związków, ale nawet po tym etapie droga do leku jest jeszcze długa, bo wyselekcjonowane cząsteczki muszą spełniać wiele innych wymagań. W samym procesie tworzenia leku też można stosować metody komputerowe, na przykład do poprawiania cząsteczek chemicznych, by były bardziej bezpieczne dla organizmu człowieka.

EN: A dlaczego właśnie trójwymiarowa struktura przestrzenna związku jest tak ważna? Nie wystarczy sam skład chemiczny?

JB: To struktura przestrzenna wyznacza funkcję cząsteczki. Przypuśćmy, że mamy kawałek skóry, można z tego surowca zrobić świetnie dopasowany do nogi but, ale też można go pociąć na kawałeczki. W tym drugim przypadku nie powstanie nic, co udałoby się założyć na stopę.
Drugi przykład zastosowania naszych badań, to projektowanie większych cząsteczek, które mogą mieć zastosowanie w biotechnologii. Szukanie nowych białek pełniących funkcję enzymów lub RNA, które łączą się w komórkach z innymi cząsteczkami i uruchamiają je lub blokują.

EN: Czy to są zupełnie sztuczne twory?

JB: Rzadko produkujemy kompletnie od zera. Najczęściej wykorzystujemy już istniejące czasteczki, traktując je, jak wyjściowe cegiełki. Modyfikujemy te cegiełki, a następnie łączymy ze sobą tak, by powstał nowy związek o nieznanym wcześniej działaniu.

EN: To trochę, jak praca dr Frankensteina XXI wieku?

JB: W pewnym sensie tak, choć nie tworzymy nowego życia. Raczej tworzymy nowe technologie, nowe małe maszyny biochemiczne.

EN: Wracając do leków, czy dzięki bioinformatyce będziemy mieć wreszcie lek przeciwko wirusom?

JB: W jednym z realizowanych w moim laboratorium projektów poszukujemy małych cząsteczek, które mogą unieszkodliwiać wirusa grypy. Naszym celem jest zidentyfikowanie takich związków, które już istnieją, na przykład, można je kupić od firm sprzedających odczynniki chemiczne. Te cząsteczki dodane do komórek, w których namnaża się wirus, powinny eliminować patogena, ale nie zabijać komórek. Mamy już takie związki, zidentyfikowane komputerowo, a potem potwierdzone doświadczalnie, ale to jest dopiero początek pracy. Trzeba zrobić bardzo dużo różnorodnych badań, zanim powstanie lek. Tylko niewielki odsetek kandydatów na nowe leki trafia na półkę apteczną. Jednak, żeby tam dotrzeć, trzeba próbować.

EN: Na wojnie z bakteriami też nie jest dobrze, bo nasz front się cofa.

JB: Wielkim problemem medycznym jest oporność bakterii chorobotwórczych na antybiotyki. Nie istnieją już antybiotyki, na które nigdy nie zanotowanoby jakiejś oporności. Jeszcze do niedawna ostatnią deską ratunku były karbapenemy, ale już się pojawiły szczepy bakterii, które i na nie są oporne.

EN: Kiedy?

JB: Po raz pierwszy stało się to w latach 80-tych, a eksplozja oporności na te substancje nastąpiła niedawno, jakieś 10 lat temu.

EN: Czy jest nadzieja, że właśnie metody bioinformatyczne pomogą ten problem zażegnać?

JB: Staramy się znaleźć cząsteczki, które podane razem z antybiotykiem mogłyby spowodować zniszczenie bakterii. Jednak sama bioinformatyka nie wprowadzi nowych leków. Nawet, jeśli odniesiemy sukces, to nie my będziemy produkować tę pastylkę.

EN: Według jakiego klucza wybiera Pan cząsteczki do badań?

JB: Wybieram enzymy, które albo przecinają kwasy nukleinowe, albo je modyfikują. W tej drugiej grupie są metylotranferazy, które dołączają do łańcucha RNA małą grupę chemiczną. Naszym celem jest znalezienie leku, który nie będzie zabijał bakterii, a jedynie wyłączał metylotransferazy RNA stanowiące bakteryjną obronę przed antybiotykami.

EN: Czy są już prototypy takich związków?

JB: Tak, mamy takie cząsteczki, ale to dopiero półprodukt. Pytanie, czy potrafimy znaleźć ich pochodne, które będą działały w środowisku ludzkiego organizmu nie robiąc pacjentowi szkody. Bardzo trudno powiedzieć, jak długo mogą jeszcze potrwać badania. Na razie jesteśmy na pierwszym etapie analiz komputerowych, zwanym czasami in silico. Następny krok to testy na hodowlach komórkowych, czyli in vitro, a po nim następują testy na zwierzętach, in vivo. I dopiero, gdy to wyjdzie, zaczynają się badania w klinice. Ale to już wymaga inwestycji na zupełnie innym poziomie. Przeprowadzenie badań klinicznych jest potwornie drogie, leki muszą być bezpieczne, nie powinny narażać pacjentów na niepożądane efekty uboczne.

EN: Instytucja wspierająca najlepszych naukowców, Europejska Rada ds. Badań Naukowych, przyznała Panu w 2010 r., prestiżowy Starting Grant na finansowanie badań.

JB: Przyznanie tego grantu jest kredytem zaufania. Udzielono mi go na podstawie oceny dotychczasowych osiągnięć. Dzięki temu grantowi możemy prowadzić badania nad sekwencjami, strukturami i funkcjami RNA oraz oddziaływaniem między cząsteczkami RNA i białkami.

EN: Czy polska bioinformatyka ma wysoką pozycję na świecie?

JB: Tak, zwłaszcza w dziedzinie przewidywania struktury białek, która jest ważnym działem bioinformatyki. Ale obecnie w bioinformatyce światowej ważniejsze stało się sekwencjonowanie całych genomów i analizy tych sekwencji. Na tym polu już nie jesteśmy tak mocni.

EN: Dlaczego?

JB: Sekwencjonowaniem genomów zajmują się obecnie gigantyczne zakłady naukowe, fabryki produkujące dane genomowe. Jednym z największych centrów takich analiz genomowych jest Pekin, Chińczycy zainwestowali wielkie fundusze, by móc prowadzić takie badania. Oczywiście inne bogate i zaawansowane technologicznie kraje także to robią. W tak kosztownych dyscyplinach Polakom trudno się ścigać. Jednak zdarza nam się radzić sobie całkiem nieźle w dziedzinach, w których można dokonywać ważnych odkryć bez angażowania setek ludzi i miliardów dolarów. Między innymi dlatego ja ostatnio zająłem się RNA, właśnie w Polsce. Wbrew temu co mówią niezadowoleni, w Polsce można realizować swoje aspiracje naukowe, zwłaszcza że ostatnio otworzyło sie wiele nowych możliwości dla młodych naukowców.

Znajdź nas na Znajdź nas na instagramie

Oceń ten artykuł:

Trwa ładowanie komentarzy...
WYBORY2019 0 0W mediach Rydzyka przedwyborczy post. "Wystarczy nie jeść dzień, żeby uchronić ojczyznę przed złem"
0 0Chcą zlikwidować MEN. Macie dość chaosu PiS? Program Konfederacji o edukacji to dopiero rewolucja
Coca-Cola 0 0Jak uczyć dzieci chronić środowisko, czyli czy najmłodsze pokolenie uratuje świat
Duka 0 0Szwedzki przepis na spotkanie. “Krog” to kolejne modne słowo ze Skandynawii