Martin Toul získal ocenění Česká hlava 2023

Martin Toul obdržel v neděli 26. 11. cenu Doctorandus přírodní vědy společnosti Veolia, která se uděluje mladým vědcům za výzkum v přírodních vědách v soutěži Česká hlava 2023. Byla mu udělena za výzkum funkcí proteinu staphylokinázy, který se využívá pro léčbu mozkové mrtvice. Martin Toul svou prací objasnil působení tohoto proteinu, což umožňuje zvýšit jeho účinnost při léčbě až desetkrát.

Česká hlava, nejprestižnější vědecké ocenění udělované v naší republice vědcům za jejich patenty a objevy, zná vítěze pro ročník 2023. A jedním z oceněných je i Martin Toul, který se jako součást týmu Proteinového inženýrství a Loschmidtových laboratoří Masarykovy univerzity věnoval fungování enzymů na molekulární úrovni a tomu, jaké jsou jejich největší limitace a jak se dá těchto znalostí využít pro jejich zdokonalení a praktické využití v průmyslu či medicíně.

Cenu si Martin odnesl na slavnostním galavečeru. Pokud jste nestihli jeho přenos v neděli 26. 11. 2023 na ČT2, můžete si jej zpětně pustit v iVysílání České televize.

Enzymy, molekulární stroje s katalytickou aktivitou, hrají klíčovou roli ve všech živých buňkách, kde zajišťují životu nezbytné chemické přeměny, jako je třeba trávení potravy, dýchání, nebo svalová kontrakce. V dnešní době nacházejí enzymy široké uplatnění i v biotechnologiích, kde syntetizují čistá léčiva, jsou součástí pracích prášků, či slouží jako biosenzory a moderní léčiva. Efektivita enzymů je však často daleko od očekávaného optima průmyslových a medicínských aplikací, což snižuje jejich účinnost a ještě širší uplatnění. Martin Toul se ve svém výzkumu pod vedením prof. Zbyňka Prokopa a prof. Jiřího Damborského věnoval podrobné charakterizaci enzymů a odhalováním molekulární podstaty jejich neefektivnosti a limitací. Díky této znalosti bylo možné enzymy následně zdokonalovat pomocí tzv. proteinového inženýrství, a tím čelit všem zmíněným palčivým problémům.

Jedním z biologických systémů, jehož detailní analýze se Martin Toul věnoval, je protein staphylokinasa, potenciální léčivo proti cévní mozkové příhodě. Z důvodu složité regulace a komplexního fungování na molekulární úrovni byl mechanismus tohoto proteinu ve vědecké komunitě doposud příliš zjednodušován. Podrobná analýza Martina Toula umožnila popis rozšířeného realistického mechanismu staphylokinasy a odhalila limitující krok, který dramaticky omezuje využití plného potenciálu tohoto trombolytika. Nově identifikovaná limitace způsobuje, že pouhá jedna z deseti tisíc molekul staphylokinasy je aktivována a schopna se účastnit rozpouštění krevních sraženin při mozkové mrtvici. Díky této znalosti je nyní možné budoucí úpravy staphylokinasy přesně zacílit tak, aby v ideálním případě došlo k aktivaci všech molekul, a trombolytická léčba tak byla až deset tisíckrát účinnější. Zásadním zjištěním Martina Toula se otevírá nový prostor pro vývoj terapeutik, které budou o několik řádů efektivnější než aktuální léčivo.

Kromě klinického výzkumu Martin Toul uplatňoval svoji expertízu taktéž na biotechnologicky zajímavé systémy. Jedním z příkladů je enzym luciferasa z mořského žahavce Renilla reniformis. Enzym je schopný tzv. bioluminiscence, tedy produkce světla, podobně jako tomu je u světlušek. Tohoto jevu se hojně využívá v základním výzkumu, ale i diagnostických laboratořích, kde je tato produkce světla vhodně spřažena s jiným biologickým procesem, který by byl jinak „neviditelný“ bez možnosti detekce. Svými experimenty se Martin Toul podílel na vývoji nových upravených variant luciferas se zdokonalenými vlastnostmi. Nejzásadnějším úspěchem byla konstrukce enzymu se stonásobně prodlouženou svítivostí oproti rychlému „záblesku“ původní luciferasy. Udržení stabilního neklesajícího světelného signálu je velmi důležité pro vědeckou a diagnostickou praxi, např. při využití luciferasy jako sondy pro dlouhodobé zobrazovací techniky. Kromě toho se však tímto výsledkem taktéž otevírají dveře pro budoucí vývoj alternativního udržitelného zdroje svícení, který bude šetrný k životnímu prostředí a plně obnovitelný.

Laureáty letošního ročníku České hlavy vybrala z desítek nominací odborná porota složená z předních českých vědců, jako je emeritní rektor VŠE Richard Hindls, psychiatr Cyril Höschl, neurochirurg Vladimír Beneš a další. Vítězové letošního 22. ročníku byli představení na tiskové konferenci v pátek 24. listopadu, kompletní přehled všech oceněných najdete ZDE.

Martinovy další kroky zamířily letos v září do Belgie do neziskového výzkumného institutu VIB, a my mu v jeho budoucí kariéře držíme palce a přejeme spoustu úspěchů!

Martina Jelínková
martina.jelinkova@fnusa.cz