Nositel Neuron Impulsu za rok 2017 - Lukasz Cwiklik

Zpočátku mírná, později pálivá a nakonec řezavá bolest. To jsou příznaky syndromu suchého oka. Nejčastější příčinou je používání kontaktních čoček, dlouhodobá práce na počítači nebo sklony k alergii. Nemoc souvisí také s věkem. Podceňovat příznaky se nevyplácí. Potíže mohou vyvrcholit až vznikem vředů na rohovce. Vědec polského původu Lukasz Cwiklik nyní obdržel půl milionu korun v rámci soutěže Neuron Impuls. Výsledky jeho výzkumu mohou výrazně zdokonalit a usnadnit dosavadní způsob léčby.

Když se slzy příliš rychle odpařují

Proč jste si jako téma projektu vybral syndrom suchého oka?

Dlouhodobě se věnuji výzkumu lipidových membrán (tuková vrstva na povrchu nebo v nitru buněk). Lipidový film, který napodobuje lipidové membrán, ale zůstává v bezprostředním kontaktu s okolím, existuje v lidském těle jen na dvou místech – v plicích a na rohovce. Syndrom suchého oka je velmi rozšířený. Například v Česku jím trpí podle odhadů 500 tisíc až 3,5 milionu obyvatel. Velmi častý je v Japonsku, kde hodně osob používá kontaktní čočky, pracuje na počítačích a lidé se tam dožívají vysokého věku. Vyřešit tento problém proto považuji za velice potřebné a užitečné.

V čem spočívá podstata syndromu suchého oka?

Rohovka, která je velice bohatě protkaná nervy, je pokryta slzným filmem. Na povrch očí neustále dopadá jemný prach, bakterie a další mikroorganismy poletující ve vzduchu. To ničí strukturu slzného filmu a dráždí rohovku, a proto musíme přibližně každých pět až dvacet sekund mrknout. Víčka setřou nečistoty z rohovky, ale zároveň naruší strukturu slzného filmu tenkého 10 mikrometrů. Slzný film, jehož součástí je také lipidová vrstva, se začne okamžitě obnovovat a za dalších pět až deset sekund se tento proces opakuje. Syndrom suchého oka nastává ve dvou případech. Buď se tvoří nedostatečné množství slz, anebo se slzy příliš rychle odpařují. A právě tomuto odpařování má zabraňovat lipidová vrstva. Pokud je narušena její struktura, tak tento úkol neplní. Proto je důležité zjistit, jak a proč vznikají poruchy při vzniku lipidové vrstvy.

Co je cílem vašeho projektu?

Poslední čtyři roky můj tým zkoumal slzný film až na úroveň molekul. Na počítačových modelech jsme sledovali proměny lipidové vrstvy pod různými tlaky seshora i ze stran. Ale úplně všechno na počítačovém modelu zjistit nelze. Proto chceme vytvořit zařízení napodobující pohyb víčka přes povrch oka. Při experimentech budeme sledovat, jak víčka narušují lipidovou vrstvu. Poté do „umělého oka“ vstříkneme směs tuků odpovídající lipidům v normálním oku a zjistíme, jak vzniká nová vrstva. Pokusů budou stovky. Všechny si nahrajeme na video, data uložíme do počítačových modelů a poté vyhodnotíme. Analýza přispěje k lepšímu pochopení, jak se formuje lipidový film, co má vliv na jeho stabilitu a jak probíhá odpařování slz.

V čem bude vaše zařízení unikátní?

Umožní nám pozorovat okamžité změny lipidového filmu poté, co víčko otře povrch umělého oka. Akce trvá jen několik milisekund, pak se zopakuje, stejně jako v přirozeném oku. Na zařízení budeme sledovat dynamiku tohoto procesu. To je převratný přístup. Dosavadní zařízení totiž pohyb víčka nenapodobují a poskytují pouze statický pohled na celou akci.

Dr. hab. Lukasz Cwiklik, Ph.D

• Titul magistra obhájil Lukasz Cwiklik (1977) na Chemické fakultě Jagelonské univerzity v Krakově. Tam také získal Ph.D. v oboru teoretické chemie. Titul Dr. hab (ekvivalent docenta) obhájil v roce 2012 na Jerzy Haber Institute of Catalysis a Surface Chemistry Polské akademie věd v Krakově.
• Jako postdoktorand pracoval dva roky v Ústavu chemie Hebrejské univerzity v Izraeli a stejně dlouho v Ústavu oprganické chemie a biochemi Akademie věd ČR.
• Na pozvání hostoval několik měsíců na Univerzitě v Tampere ve Finsku.
• Nyní pracuje s krátkou přestávkou desátým rokem v České republice. Nejprve v Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR a od roku 2010 na Ústavu fyzikální chemie Jaroslava Heyrovského Akademie věd ČR v Praze.
• Přednáší na Přírodovědecké fakultě a Matematicko-fyzikální fakultě Univerzity Karlovy v Praze. Je ženatý, má jedno dítě.

Pracují na stejném tématu také jiné týmy ve světě?

V současné době jsme jedinou laboratoří na světě, která se zabývá modelováním lipidového filmu na počítači.

Na co použijete půl milionu korun od Nadačního fondu Neuron?

Na vývoj a výrobu zařízení napodobujícího pohyb víčka po povrchu oka. Další část financí půjde na plat pro doktoranda.

Přinesou vaše poznatky nějakou změnu v léčbě syndromu suchého oka?

Určitě. V další fázi výzkumu chceme zjistit, jak různé typy léků ovlivňují tvorbu a stabilitu lipidové vrstvy. Dalším výzkumem chceme získat výsledky, které by významně přispěly k vývoji nových léků a zároveň výrazně změnily způsob podávání medikamentů. Doposud si musí pacienti několikrát denně kapat lék nebo „umělé slzy“ na povrch očí. Naše poznatky by měly přispět k vývoji miniaturních lipidových kapslí naplněných lékem. Pak by stačilo vložit tuto miniaturní kapsli jednou denně do oka.

Za jak dlouhou dobu se kapsle objeví v lékárnách?

Pokud bude obsahovat látky už nyní používané, tak by to mohlo být nedlouho po dokončení našeho výzkumu. Kdyby se do kapslí vkládaly zcela nové druhy léků, pak by musely tyto medikamenty projít klinickými zkouškami, a ty trvají nejméně deset let.

Spolupracujete už s nějakou firmou?

Ano, s jednou japonskou farmakologickou společností. Má o výzkum velký zájem, protože v Japonsku trápí syndrom suchého oka hodně lidí.

Jaké výsledky získáte, když se vám nepodaří cíl projektu splnit?

Pokud by zařízení nefungovalo tak, jak si představujeme, dozvíme se alespoň něco nového o vlivu léků na lipidovou vrstvu.

Pracoval jste v Izraeli, ve Finsku a nyní v Česku. Můžete porovnat podmínky práce pro vědce v těchto zemích?

Izrael má velmi silně rozvinutou spolupráci se Spojenými státy. Z vědeckého hlediska mi připadá skoro jako jeden ze států USA. Ve Finsku jsem byl jen několik měsíců, takže jsem podmínky k práci příliš podrobně nepoznal. V Česku jsem s malou přestávkou už desátý rok a chci tady zůstat pokud možno natrvalo. Oceňuji, že zdejší vědci mají velmi dobré kontakty s týmy v Německu, Francii a Velké Británii. Taky mi vyhovuje, že z Česka mám blízko do Polska, své rodné země.

Jaký smysl má vědecký výzkum obecně? Mnoho lidí poukazuje na to, že stojí dost peněz a výsledky nebývají vždy hned použitelné.

Nemůžu mluvit za všechny obory. Ale myslím, že biomedicína a materiálové vědy se bez základního výzkumu, kdy se snažíme pochopit podstatu jevů, v žádném případě neobejdou. Pokud chceme zdokonalovat léčbu nemocí, pak je věda jedinou cestou.