Skoro deset let pracovala ve špičkových vědeckých institucích ve Spojených státech. Bioinformatička Monika Čechová se na univerzitě v kalifornském Santa Cruz podílela na rozluštění chromozomu Y. Ve své kariéře tam mohla i pokračovat, místo toho se však před rokem rozhodla vrátit do Česka. Vědě se tak dál věnuje na své alma mater – Masarykově univerzitě v Brně.
Její cesta ilustruje příběh řady českých vědců, kteří se vracejí do domácích institucí. „Vrátila jsem se, protože věřím v potenciál české vědy a vím, že tady jsou velmi dobré možnosti pro výzkum. A samozřejmě jsem chtěla být blíž rodině,“ vysvětluje Čechová, která nyní na brněnské Fakultě informatiky vede vlastní vědeckou skupinu.
„V USA byl ohromný důraz na motivaci studentů. Profesoři klidně celou hodinu věnovali tomu, aby vysvětlili, proč je ten předmět důležitý. Možná ne pro nás teď, ale za několik let, a že pokud budeme experty v daném předmětu, jaké dveře nám to otevře. Zatímco my jsme tady u řady věcí ani nevěděli, proč se je učíme,“ popisuje jeden z největších rozdílů, se kterými se setkala, když kdysi začala za oceánem doktorské studium.
V rozhovoru pro Forbes vysvětluje, proč by podle ní každý měl znát svou DNA, co tomu zatím brání a jak její zkoumání ovlivňuje rozmach umělé inteligence a nových technologií.
Jaké pro vás bylo se po deseti letech vrátit do českého vědeckého prostředí?
Za těch deset let jsem se už jednou vrátila, ale to byl spíš šok. Teď podruhé to bylo mnohem jednodušší, protože jsem věděla, co čekat. Všechno se tu dělá trochu jinak a člověk, který přichází zvenku, má pocit, že do toho prostředí moc nepatří.
Proto byla pro mě důležitá podpora komunity Czexpats. Protože když se člověk vrátí, je okamžitě nadšený, má chuť měnit věci, dělat nové vědecké objevy novým směrem, a pak se někdy stane, že narazí. I když záleží na konkrétní instituci a jejím vedení.
A jak to bylo u vás?
Musím říct, že na Fakultě informatiky na Masarykově univerzitě mám naprosto fantastické zázemí. Je to z velké míry dané grantem MASH, díky kterému jsem si mohla založit výzkumnou skupinu, a který mi dal obrovskou svobodu plnit si vědecké sny a pracovat na tématech, která považuji za důležitá.
Zároveň si udržuji kontakty s americkými kolegy a navazuji nové spolupráce tady v Brně. Jsme velmi aktivní v propojování české komunity v bioinformatice a genomice. Máme určitou schopnost a chceme ji sdílet s ostatními. Na tom mě hrozně baví, že se tím seznamujeme, už znám hromadu bioinformatiků z Brna a je to super.
Myslím si, že je velmi důležité dělat vědu v rámci komunity, nedělat ji izolovaně, sám za sebe, když ani pořádně nevím, co se děje o pár dveří dál. Což je jeden z problémů tuzemské vědy, protože historicky byly skupiny spíš uzavřené.
Co je pro vás největší rozdíl mezi vědou ve Spojených státech a v Česku?
Česká věda je bohužel méně ambiciózní, i když lidé jsou tu skvělí a chytří, na personální úrovni tam není žádný rozdíl. Mám pocit, že když mají nějaký objev, tak ho často publikují a tím je hotovo.
Zatímco v Americe to byla teprve startovní čára, kde jsme začali přemýšlet, jak ten objev vysvětlit, víc proniknout do hloubky a udělat z toho větší ucelenou publikaci, která nejenže popisuje, co se stalo, ale jak a proč se to děje.
Ve Spojených státech se lidé také nebáli zahodit projekty, někdy i třeba po dvou letech, protože cílem bylo dostat se k objevu, ne dokončit projekt. Takže bych doporučila zbavit se té setrvačnosti. I když samozřejmě kvalitní projekt trvá delší dobu.
Foto poskytla Monika Čechová
Je to podmíněno grantovým financováním? Že se lidé upínají na jednotlivé projekty a musejí je dokončit?
Určitě je to částečné vysvětlení. Historicky byl tlak na to mít spíš menší publikace, ale publikovat je pravidelně, aby člověk měl zase dostatečně dobrý profil na další grantové žádosti. Pro excelentní vědu je ale spíš potřeba si zvolit správné lidi, důvěřovat jim, dát jim svobodu a určitou stabilitu dlouhodobějšího financování.
Třeba grant, který jsem dostala, je na čtyři roky. A to je ohromný rozdíl, jestli někdo plánuje projekt na čtyři nebo dva roky a už po prvním roce si píše další grantovou žádost.
Zkoumáte, jak bychom všichni mohli mít k dispozici svoji kompletně přečtenou DNA. Proč?
Je to ohromně důležité, protože by to mohla být součást naší zdravotnické dokumentace. Místo toho, abyste šli k doktorovi a nechali se testovat na několik málo genů, protože máte třeba rodinnou zátěž na nějaké genetické onemocnění, tak by se jen stačilo podívat, jak vypadá vaše DNA. Tento proces je momentálně drahý a nepraktický, takže pracujeme na tom, jak bychom mohli skládat DNA rychle, kvalitně a dostupně.
Proč je to drahé a nepraktické? Co je na tom těžkého?
Je to podobné, jako když pošlete prvního člověka do vesmíru a pak máte společnost SpaceX, která vypouští rakety neustále. Na začátku je nutné ten postup vůbec vymyslet.
Jeden z projektů, jehož jsem byla spoluautorkou, je první poskládaný lidský chromozom Y. Bylo to úplně poprvé, kdy jsme přečetli celý chromozom, který je důležitý například pro lidskou plodnost, pro tvorbu spermií.
To byl několikaletý projekt mnoha lidí a teď postupně se to posouvá k tomu, že možná časem, když se bude někdo léčit s neplodností, se podíváme na celý Y chromozom a nemusíme řešit jenom testování jeho částí.
Proč to bylo tak složité?
Částečně proto, že nebyly k dispozici technologie a správné algoritmy. Často je to i o kreativitě, vymyslet kombinaci technologií a metod, která to už dokáže odladit, přečíst. I když před více než dvaceti lety byl přečten lidský genom, přečetlo se jenom 92 procent. Zbývajících osm procent dlouho odolávalo, a úplně poslední chromozom byl právě mužský chromozom Y.
Mě osobně hrozně baví sledovat technologický progres a mít přístup k technologiím ještě dřív, než se dostanou k veřejnosti, být prvním uživatelem. Takže si neustále klademe otázku: „Zlepšil se už stav technologií natolik, že už můžeme odpovídat na další otázky?“ To je v zásadě to, co dělá moje skupina.
V čem teď pokračujete?
Zajímá nás dělení chromozomů a centromery. Pokud si zajdete k lékaři nebo se necháte otestovat v nemocnici, tak nikdo se nebude dívat na vaše centromery, které jsou důležité pro dělení buněk. Lidský referenční genom, tedy to, jak vypadá lidská DNA, se používá stejný už od roku 2013.
Jenže to znamená, že v něm centromery vůbec nejsou, protože tehdy jsme je ještě neuměli přečíst. Takže nikdo vám ani nemůže říct, zda vaše centromery mají nějakou problematickou variantu, a proto se vám nedaří otěhotnět. Ta informace tam jednoduše není.
Když nevíme, jak DNA vypadá, nemůžeme říct, že vaše varianta má nějakou konkrétní problematickou mutaci. Takže nás zajímají centromery, chromozomy X a Y a takzvané akrocentrické chromozomy, které obsahují repetitivní DNA, která pokud se přeskládá, může mít za následek například Downův syndrom.
To jsou všechno oblasti, které teď už můžeme číst. Naše expertíza je používání nejnovějších technologií na analýzu nejtěžších oblastí lidské DNA.
Jaká je vaše vize využití těchto poznatků?
Naše vize je, že časem bude mít každý člověk přečtenou svoji veškerou DNA a bude součástí jeho zdravotnické dokumentace. Ale než k tomu dojde, musíme vytvořit nové referenční genomy, které tyto oblasti zahrnují. Pak je zpřístupnit lékařům a nemocnicím. Ale tam se naráží na setrvačnost.
Když máte veškeré anotace a datasety založené na referenci z roku 2013, je obrovsky náročné to všechno změnit. Nejprve bude tedy motivace postupně probublávat od vědy s tím, že pokud chcete studovat pacienty, kteří mají tyto mutace, potřebujete nové technologie. Takže to bude mnohem delší proces.
Jakou roli v tom hraje umělá inteligence a jakou může sehrát do budoucna?
Je to pro nás velmi horké téma. Můj osobní názor je, že pro ty, kteří jsou už teď experti a jsou ochotní se naučit s umělou inteligencí pracovat, extrémně zvýší produktivitu. Věci, které trvaly týdny, budou trvat jen dny, co trvalo dny, bude trvat minuty. Cítím to i sama na sobě. Dokážu mnohem rychleji dělat analýzy, postupy atd.
Velká výzva je to ale pro ty, kteří teprve s programováním a bioinformatikou začínají. Tam je trochu lákadlo, že napíše svůj prompt neboli požadavek, a pak vezme výstup a udělá kopírovat a vložit.
A to je velmi problematické. Takže velkou výzvou je, jak správně začlenit umělou inteligenci pro někoho, kdo je v oboru nový. Ale myslím si, že celkově to šetří práci, i když pro některé obory je to samozřejmě více složité než pro jiné. Jsme takoví opatrní optimisté.
Používáte nějaké speciální AI nástroje?
Používáme ChatGPT, to je základní nástroj, samozřejmě jich existuje velké množství, spíš jako podpora psaní kódů. Ale děláme i hodně strojového učení, kde se snažíme například predikovat místo navázání konkrétního proteinu.
Díky takovým nástrojům používáme mnohem větší kostičky lega, mnohem větší bloky, takže to urychluje práci. Co se týče modelů, můžeme otestovat mnoho věcí ve velmi krátkém čase. Ale pořád platí, že to musí někdo kriticky zhodnotit.
Můžete dát konkrétní příklad, jak vám to urychlilo práci?
Třeba ze strojového učení je možné vyzkoušet velké množství modelů v podstatě okamžitě, instantně. Takže ta těžká část je interpretace a expertní znalost. Programování už přestává být významné.
Může se to tím pádem otevírat širšímu okruhu lidí, třeba z biologických oborů, kteří nemají zázemí v informatice?
Věřím, že veškerá věda bude interdisciplinární vědou. Bez programování už se žádný biolog neobejde. Myslím si, že opravdu směřujeme k tomu, že informatiku a tyto nástroje budou používat všichni napříč obory, včetně biologů, a že hranice mezi obory se budou více a více stírat.
Každý jednotlivý expert si jako z bufetu vybere to, co ho zrovna zajímá. To je něco, co se hodně řešilo v USA, běžně u stolu seděl biolog, statistik, informatik. Ty expertízy jsou nakombinované a to je strašně důležité pro nové perspektivy a nápady.
Je to něco, co v Česku zatím chybí v širším měřítku?
Ano. Mám sice například šikovnou kolegyni, která je bioložka, takže jsme smíšený tým, ale není to v až tak extrémní formě, jako to bylo ve Spojených státech, což jsem si tam velice užívala.
Hrálo ve vašem návratu roli i to, co se děje v USA po nástupu Donalda Trumpa do prezidentského úřadu a odklonu jeho administrativy od vědeckého poznání?
U mě osobně ne, když jsem odcházela, ještě jsme nevěděli, co se bude dít. Ale slyšela jsem od několika amerických kolegů, že jsem odešla ve správný čas. Když se oprostíme od změn ve financování, tak v USA vznikla obrovská nejistota, ve smyslu toho, s čím se dá, nebo nedá počítat. Je to velmi frustrující.
A pak jsou tu i politické obavy. Například my biologové často používáme slovní spojení „genetická diverzita“, ale teď kolegové ve Spojených státech přemýšlejí, jestli to chtějí mít v grantu, i když je to biologický pojem, ale jestli to nějaká umělá inteligence neoznačí za problematický výraz.
Takže i kdyby člověk nezměnil své chování, už jen to, že nad tím musí přemýšlet, je limitující a bere vám to energii.
To se vážně děje, že člověk přemýšlí, jestli tohle vůbec napsat?
Nechci jmenovat, ale slyšela jsem to od amerického profesora, že nad tím přemýšlí.
Zvažují i vaši američtí kolegové odchod do Evropy?
Je to tak. Nedávno jsme v rámci skupiny hledali nové kolegy a kolegyně ke spolupráci, včetně studentů i seniornějších pozic. A mám pocit, že zájem o náš inzerát byl zvýšen i díky této situaci. Myslím si, že pro nás osobně to byla dobrá doba, získali jsme fantastickou kolegyni ze Spojených států.
Co soudíte o jednoduchých testech DNA, které nabízí spousta společností? Je to vůbec k něčemu, je to vypovídající?
Záleží, co tím chcete zjistit. Existuje sada genů, které mají opravdu vypovídající hodnotu, řekněme pro rakovinu, že máte velmi zvýšené riziko. Někdy je pravděpodobnost, že můžete mít rakovinu, až 85 procent na základě vaší DNA. Takže to je určitě relevantní.
V některých zemích funguje testování novorozenců, ale často testují jen malé množství genů. Tam jde o to, že pokud narozené dítě má mutaci v nějakém konkrétním genu, třeba na základě toho genu nevytvoří správný protein a může z toho mít velké problémy za rok a půl, za tři roky. A to je pak těžké diagnostikovat.
Cílem je diagnostikovat mutace ve všech genech včas a pomoct dětem, které mají tyto vzácné nemoci. Každá z nich je vzácná, ale kumulativně vzácné nejsou. Další typ testů jsou testy životního stylu, kde vám řeknou, jak byste měli cvičit, jak byste měli jíst. A tam si myslím, že část z toho je založena na vědecké literatuře, ale část je určitě i pseudověda.
Jaká je vaše osobní vize vašeho oboru?
Opravdu bych chtěla, abychom se posunuli od testování k tomu, aby každý z nás měl svůj genom – veškerou DNA – k dispozici. To je v podstatě soubor šesti gigabytů dat, to můžete mít v telefonu, to můžete mít kdekoli.
Spíš bych si přála, že půjdeme tímhle směrem. Pojišťovna vám to jednou proplatí a pak se jednotliví lékaři budou dotazovat. Mohou se podívat do toho, co je jednou zaplacené, a už s tím můžou pracovat.
Jsou s tímto testováním spojené nějaké etické otázky?
Každý vnímá riziko jinak. Je pravda, že část populace bychom asi spíš stresovali, kdyby věděli, že mají zvýšené riziko Alzheimera na základě DNA. Ve Spojených státech existuje pozice „genetic counselor“, tedy „genetický poradce“. To je člověk, který tomu rozumí a dokáže vysvětlit, co je pro danou osobu důležité vědět.
Například existují mutace DNA, u kterých byste doopravdy neměla kouřit, protože z této mutace vám kouření skoro zaručuje rakovinu. To je příklad, kdy by bylo určitě užitečné tohle vědět. Ale jsou zase jiné věci, které v tuhle chvíli nejsou realizovatelné, ta informace vám teď nepomůže, možná vám pomůže za deset let.
Já bych chtěla vědět všechno, ale určitě, když se se studenty bavíme o etice tohoto testování, z vlastní zkušenosti musím říct, že je velká skupina lidí, kteří spíš potřebují jinou osobu, která na základě jejich priorit vyhodnotí, co je pro ně užitečné vědět.
Foto poskytla Monika Čechová
Nechávala jste si testovat vaši DNA?
Já ne, částečně kvůli ochraně soukromí. Výhledově si ale sama otestuji a přečtu svoji vlastní DNA. Vzhledem ke klesajícím cenám chemikálií si myslím, že ten sci-fi scénář, že si přečtete svoji DNA u sebe doma v garáži, není zase tak daleko.
Za jak dlouho si myslíte, že to půjde plošně využívat ve zdravotnictví?
To je spíš společenská a sociopolitická otázka než technická. Vyžaduje to spolupráci lidí z mnoha oborů, vědci musejí spolupracovat s lékaři, s právníky, etiky. Mezioborovost je extrémně důležitá.
Co vás na DNA fascinuje?
Trochu mi to přijde jako svět ve světě. DNA nevidíme pouhým okem, i v laboratoři, když ji izolujete, jsou to miniaturní množství, průsvitné tekutiny. Ale je tam schovaný celý svět. Je to podobné, jako když je někdo fascinován vesmírem. Snažíme se pochopit celý náš molekulární svět, které kombinace genů, jakou má DNA funkci, co dělá, jaké problémy tam můžou nastat.
Pokud chápeme molekulárně, proč se chromozomy špatně rozdělí a má to vliv třeba na potraty u mnoha rodin, tak to je první krok, abychom mohli udělat intervenci. Zkrátka je to fascinující a neviditelný svět, který má dopady na reálný život.
A také mě fascinuje sledovat neustále se měnící technologie. Je to svým způsobem i frustrující, protože i svým studentům říkám, že když používají pro konkrétní analýzy nějaký software, který je rok starý, tak to nejde. Dokonce i odborná literatura je vždy pozadu.
Ale zase to je na tom to zábavné. Když člověk pracuje v konzervativnějších oblastech a dělá nějakou techniku, tak jeho otázka je: „Kdy ta technika přestane stačit?“ My se ptáme ale opačně: „Je to už možné? Už technologie umějí to, co chceme vědět?“ A jednou bude odpověď ano. A to je právě to, proč to děláme.
