Programují pro výzkum – Ondřej Vávra a Jan Štourač

Cenou děkana Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity byli oceněni hned dva výzkumníci z týmu Proteinové inženýrství Mezinárodního centra klinického výzkumu Fakultní nemocnice u sv. Anny v Brně. V kategorii Nejlepší student doktorského studijního programu ji obdrželi Ondřej Vávra a Jan Štourač, jako zhodnocení a poděkování za dosavadní práci v Loschmidtových laboratořích PřF MU a FNUSA-ICRC. Při této příležitosti jsme kolegy, kteří se věnuji bioinformatice, poprosili o krátký rozhovor.

Bioinformatiky si představuji jako takové „ajťáky“ v laboratoři. Je to pravda? A v čem všem už jste programovali?
Ondřej: Tak bych to asi nepopsal, je to o kombinaci IT a biologie, ale programátoři v laboratořích nejsme… Já se například považuji za ajťáka – samouka. Začal jsem až na gymnáziu, a to Pascalem. Pak jsem pracoval v Bashi, ale v Loschmidtových laboratořích jsem potřeboval složitější skripty na zpracování dat, takže nyní pracuji v Pythonu, kde jsem stále zatím spíše mírně pokročilý uživatel a jsem rád, že sedím v kanceláři s Honzou, který mi může pomoci.
Jan: V mém případě je to spíše to IT než biologie či laboratoře… Programovat jsem začal už na základní škole, můj první programovací „jazyk“ byl Baltík a jeho jednoduché programování čaroděje grafickým řetězením akcí. Na gymplu jsem pak byl klasický webař, takže HTML, kaskádové styly, JavaScript, pak PHP, SQL a na střední škole v semináři Pascal. V současné době je to hlavně Java na složitější aplikace a Python jako rychlý prototypovací jazyk.

A jak jste se tedy do Loschmidtových laboratoří dostali?
Ondřej: Moje cesta byla poměrně krkolomná, pocházím z Hradce Králové a o nějakých Loschmidtových laboratořích jsem neměl ponětí. Studium na vysoké škole jsem si vybral zejména kvůli biologii, která mě vždy přitahovala nejvíce. Dostal jsem se na Masarykovu univerzitu, obor molekulární biologie. V prvním semestru jsme měli seminář s vedoucími všech laboratoří, kde prezentovali svou výzkumnou činnost. Tam jsem se dozvěděl o Loschmidtových laboratořích poprvé a kombinace IT a biologie mě velmi zaujala. A když jsem se ve druhém ročníku setkal se strukturní biologií, bylo rozhodnuto. Bakalářskou práci jsem už dělal zde a jsem zde spokojený.
Jan: U mě to bylo jednodušší a o něco dříve. Jsem Brňák a u nás na gymplu jsme se museli povinně účastnit Středoškolské odborné činnosti. A při hledání vhodného tématu mne zaujala bioinformatika jako fascinující propojení informatiky s biologií a to už byl jen krůček k Masarykově univerzitě a Loschmidtovým laboratořím. V práci na projektech jsem pak pokračoval i po dokončení SOČ a už jsem tady zůstal.

Jaké máte výsledky během svého působení zde a jaké jsou vaše nejbližší cíle?
Ondřej: Můj asi největší výsledek je, že jsem se podílel na vývoji metody pro rychlou analýzu průchodu molekul tunely proteinů. S touto metodou jsme úspěšně udělali hned několik dalších analýz, díky stáži v zahraničí jsme navázali další spolupráce, takže se nám ji podařilo dobře zhodnotit. Před třemi lety jsem také získal ocenění Brno Ph.D. Talent Jihomoravského centra pro mezinárodní mobilitu (JCMM), nicméně nyní jsem ve čtvrtém ročníku doktorského studia, takže je pro mě nejdůležitější skloubit práci zde s psaním doktorské práce. Takže nejbližší cíl je dokončit můj projekt a úspěšně dostudovat.
Jan: Já se primárně zabývám návrhem a vývojem bioinformatických nástrojů a databází. A dá se říct, že jsem se nějakým způsobem podílel téměř na všech, které během posledních deseti let vyšly z naší laboratoře, což je tak dvanáct nebo třináct programů. Z čeho pak mám největší radost je to, že jsou ve vědecké komunitě populární a opravdu je používají tisíce vědců z celého světa. Co se týče studia, tak jsem právě ve druhém ročníku, takže mě za chvíli čekají státnice a pak se uvidí. A pokud to pandemická situace dovolí, rád bych letos jel na stáž do Evropského Bioinformatického Institutu ve Velké Británii. Ale teď je těžké cokoliv plánovat, takže těžko říct, jak to všechno nakonec dopadne.

S čím nejobtížnějším jste se ve své práci doposud setkali a před jakou překážkou stojíte nyní?
Ondřej: Šlo o čistě odborný problém, v rámci projektu v zahraniční spolupráci jsem potřeboval zaintegrovat speciální druh simulací, který jsme tu ještě nedělali. Long story short – trvalo to asi rok, než se mi povedlo najít a zprovoznit využitelnou metodu a vše se nakonec podařilo. Nyní stojím před další překážkou. Zatím neexistuje spolehlivá automatická metoda, která by uměla rozhodnout, zdali má protein vazebné místo pro ligandy na povrchu anebo uvnitř. Kdyby se tento problém povedlo vyřešit a mohli bychom pomocí softwarových nástrojů charakter těchto míst určit, tak to by byl ohromný krok dopředu. Pomocí strojového učení bychom tyto znalosti mohli aplikovat na celou proteinovou databázi a lépe by se pak navrhovaly změny proteinů či ligandů, což by mělo dopad nejen na aplikace v medicíně, ale také v průmyslu.
Jan: S jednou velmi obtížnou záležitostí se potýkám tak nějak kontinuálně. Jde o robustnost našich programů. Naše výpočty jsou totiž dost náročné a běží souběžně na spoustě počítačů. A jak všichni víme, čas od času některý přestane náhodně fungovat nebo reagovat, a to pak vede k falešnému selhání výpočtu, což je problém. Takže pracujeme na tom, aby spuštěná úloha co nejlépe ustála i výpadek a třeba se automaticky restartovala, aniž by si uživatel něčeho všiml a my se museli omlouvat za technické potíže. To je ale spíše technická záležitost, z hlediska vědeckého je pro mě aktuálně největší výzvou vývoj nástroje PredicSNP Onco. Jde o software mířící do oblasti personalizované léčby rakoviny dětí, jehož cílem je analyzovat vliv mutací, nalezených v rakovinové tkání konkrétního pacienta, na fungování klíčových proteinů a jejich interakci se známými léčivy. Námi získané výsledky pak budou využity lékaři při rozhodování a přípravě vhodného terapeutického plánu.

Co říkají bioinformatici na hrozby, jaké nám předkládají tvůrci filmů jako Matrix či Terminátor?
Ondřej: Asi nic, bavíme se jako ostatní diváci  Konkrétní strach z nějaké IT věci nemám. Sice doma nemám žádné zařízení s internetem věcí, ale to je spíše otázka toho, že mě to až tak nezajímá. A kdybych si chtěl upravit domácnost do nějakého automatického módu, tak na prvním místě budu řešit bezpečnost, což je věc, na kterou asi hodně lidí zapomíná. Co se týče strojového učení, tak je to spíše otázka na Elona Muska anebo Billa Gatese, kam až hodlají zajít, o tom jsem nikdy nepřemýšlel. Určitě to naše životy ovlivní, vezměme si například semiautonomní auta, tak uvidíme, jako to bude za deset let vypadat.
Jan: Spíše než zápletky zmiňovaných filmů mě děsí „velký bratr“ a s ním spojená ztráta soukromí. Dnes už skoro pořád sdělujeme třetím stranám, jedno jestli vyhledávačům, navštěvovaným stránkám anebo provozovatelům sociálních sítích, strašně moc informací, ze kterých se dají vytěžit neuvěřitelné detaily o našich životech, zvycích a tak… A ty se dají jednoduše zneužít, jako třeba v Číně v jejich sociálním kreditovém systému, což mě přijde už hodně strašidelné. A bohužel to není žádné sci-fi, ale je to tady a teď a použití kdekoliv na světě je „jen“ otázka zdůvodnění. S tím je spojeno i nebezpečí krádeže soukromých dat či identity úplně cizí osobou. Ač jsem rád, že se stát postupně digitalizuje, tak o zabezpečení informací si nedělám velké iluze. Celosvětově je IT bezpečnost často vnímána jako zbytečné a drahý luxus a v podstatě se řeší až v okamžiku, kdy vyvstane nějaký problém. Bohužel.

Opusťme IT téma – co volný čas?
Ondřej: Nedávno jsem si našel nové hobby – vyrábím mechanické klávesnice. Jinak hudba anebo četba, aby si člověk od toho počítače odpočinul.
Jan: U mě je to jednoznačně příroda a výlety. Rád chodím po horách, po lesích a snažím se co nejvíc volného času trávit mimo počítač a internet. O víkendech pak nejraději jezdím jako dobrovolník s Hnutím Brontosaurus starat se o cenné přírodní lokality či o památky.