Petr Verner: Hmotová spektrometrie ve Fakultní nemocnici Univerzity Karlovy

Petr Verner se narodil 22. 1. 1953 v Praze a část svého dětství prožil s rodiči v Čínské lidové republice. V Praze absolvoval nejprve SPŠCH, následně obor Analytická chemie na VŠCHT v Praze a konečně obor Farmaceutická chemie na VUFB v Praze. Spolu s MUDr. Hyánkem stál u vzniku Diagnostického centra dědičných metabolických vad VFN Praha kde byl instalován první kompletně počítačové řízený GC-MS Finnigan 1020. V roce 1992–1993 pracoval jako výzkumný pracovník Medical Research Council v Harrow u Londýna. Brzy po návratu nastupuje do komerční sféry kde je u firmy Spectronex (dnes Thermo Fisher Scientific Praha) nejprve zodpovědný za oblast hmotové spektrometrie, později se stává jejím jednatelem.

Oddělení klinické biochemie (OKB) tehdejší FN2 s FP (nyní je součástí VFN Praha) vedl v osmdesátých letech osvícený lékař Prof. MUDr. Josef Hyánek, DrSc. Původem dětský lékař založil Diagnostické centrum dědičných metabolických poruch (DC DMP) které bylo součástí OKB a sídlilo v budově polikliniky na Karlově náměstí, tzv. kachlíkárně. Prvními analýzami v tomto centru byly analýzy aminokyselin v krvi a moči papírovou chromatografií jako prostředek k určení tzv. aminoacidurií (např. fenylketonurie).

Prof. Hyánek měl v té době řadu kontaktů na podobná pracoviště v zahraničí, zvláště v Holandsku (prof. Wadman, Dr. Duran a Dr. Dorland, Utrecht, prof. Schutgens, Amsterodam) Velké Británii (prof. Chalmers, Londýn, Dr. Fowler, Manchester) a mnoho dalších a sledoval tedy jak se v této oblasti začíná prosazovat hmotová spektrometrie ve spojení s kapilární plynovou chromatografií. Pro ty, kterým HRGC-MS připadá jako rutinní metoda na které není co objevovat připomenu, že v té době se zkoušely rozličné sorbenty pro plněné kolony, zapékaly se stacionární fáze pro zvýšení inertnosti a podomácku vytahovaly první skleněné kapilární kolony. Křemenná kapilára potažená polyimidem, pružná a inertní, byla takovou novinkou, že když jsme první z nich pro pracoviště zakoupili a dovezli z kapitalistické ciziny (připomenu i dvouleté objednací lhůty v plánovaném hospodářství) byl jsem osobně povolán na celní úřad kde na mě rázná celnice drahnou chvíli hulákala jak že si to dovoluji objednat z USA za 300 USD kus měděného drátu.

ČSHS: Obrázek 1: MUDr. Josef Hyánek

Prof. Hyánek tedy začal působit na různé státní orgány a vyvíjet snahu instrumentaci HRGC-MS získat. Podařilo se mu to. Pro vysvětlení jen uvedu další důležitou skutečnost – pan profesor pocházel z oblasti Vizovic a jednou z rodinných tradic bylo pálení vynikající slivovice a její dlouhodobé zrání v sudech zakopaných do země. Dodnes si myslím, že tato rodinná tradice hrála nemalou úlohu v pozdějším instrumentálním vybavení DC DMP.

HRGC-MS instrumentace

Výběr GC-MS byl mezi dvěma kandidáty – výrobci, firmami Finnigan a Hewlett-Packard. Zakoupen byl přístroj Finnigan 1020 (OWA) po důkladném výběru, který probíhal střídavě na pracovišti v Praze a na chatě v Jizerských horách, kde jsem v té době pečoval o svého čerstvě narozeného syna Jonathana. Spojku mezi oběma místy dělala doktorka Běla Stárková, absolventka PřF UK, která však zastávala na tehdejší dobu velice zásadové postoje vůči lidskému i politickému dění kolem nás, což nemohlo skončit jinak než emigrací. Její stopy se mi ztrácejí kdesi v Austrálii ...

Finnigan 1020 byl prvním komerčním kompletně počítačově řízeným systémem GCMS. Byl to kvadrupolový systém jehož analyzátor byl tvořen cca 20 cm kvadrupolem s kruhovými tyčemi uzavřeným v krásném svařovaném manifoldu, který byl čerpán velkou turbomolekulární pumpou výkonu 330 L/s. Systém dosahoval úctyhodných rozměrů, srovnatelných s menšími sektorovými stroji, a to hlavně díky elektronice a řídícímu počítači. Citlivé technologie obsahoval dvě. Jednak datový disk, který byl kombinací pevného disku (10 MB) a vyjímatelného disku (5 MB) o průměru cca 40 cm (kapacity nad 10 MB tehdy podléhaly embargu). Druhou citlivou technologií byla zobrazovací jednotka – monitor. Monitor Tektronix měl tak jemné rozlišení, že ho kromě GCMS bylo možné použít i v monitorech radarů a v dalších vojenských zařízeních. Schválení prodeje se díky těmto technologiím prodloužilo minimálně o tři měsíce, kdy tajné služby zainteresovaných zemí zkoumaly, zda budou skutečně diagnostikovány nemocné děti a zda Prof. Hyánek není současně plukovník pracující na vojenských projektech. Zkoumání dopadlo dobře a systém dorazil na Karlovo náměstí 32, kde se laboratoře DC DMP nacházely. Z doby instalace si pamatuji pouze stěhování cca 400 kg těžkého přístroje po schodech do prvního patra (výtah byl malý a neměl dostatečnou nosnost) a to, že při přípravě laboratoře bylo nutné přestěhovat Pulfrichovy fotometry, které se zde dosud používaly k analýze moči. Větší kontrast mezi technikou historickou a moderní není lehké si představit.

Systém vybavený GC Perkin Elmer umožňoval práci na kapilárních i plněných kolonách, kdy kapilární byly zavedeny přímo do EI iontového zdroje, zatímco plněné využívaly tzv. JET interface. Počítačový systém umožňoval kvantitativní analýzu integrací zaznamenaných píků v rekonstruovaném iontovém chromatogramu (RIC) i identifikaci hledáním v knihovnách. Pro pochopení čím to bylo v té době výjimečné zmíním, že ještě v té době se píky „integrovaly“ vystřižením záznamu na papíru zapisovače a zvážením tohoto „výstřižku“ a firma Spectra-Physics teprve uváděla na trh jeden z prvních integrátorů, typ 8080, o němž snili chromatografisté mnoha laboratoří, ale hlavně počítačoví nadšenci mezi nimi, neboť umožňoval vytváření jednoduchých prográmků v jazyce BASIC. Rovněž knihovny MS spekter byly ještě převážně v tištěné podobě.

Knihovnu MS spekter pro náš GC-MS jsme si vytvářeli sami. Měli jsme už sice NIST knihovnu, ale ta měla v té době cca 40 000 spekter a minimum z nich bylo z oblasti biomedicínské analýzy. Díky spolupráci s prof. Chalmersem z Londýna jsme získali MS spektra cca 500 látek, které jsme doplnili vlastními spektry standardů na zhruba 700 látek. Takto získanou knihovnu jsme později poskytli kolegům dál na východ – do Polska a Bulharska, kde se o několik let později rovněž snažili diagnostiku dědičných poruch metabolismu zavést.

Dohnat světovou špičku nebylo v době budování reálného socialismu nikterak lehké. Pro ilustraci uvedu vzpomínku na „studijní cestu“ na spolupracující pracoviště v UK a v Holandsku. Klasická cesta na západ nebyla díky systému povolování a devizových příslibů možná, bylo tedy nutné využít cesty na školení pro nový přístroj v Hemel Hampstead v UK. Školení hradila firma Finnigan, takže ji Ministerstvo zdravotnictví povolilo (nic ho nestála) a abych nejel úplně bez peněz, vybavilo mě na cestu vratnou zálohou ve výši zhruba 5 liber. Školení proběhlo v pořádku, navštívil jsem prof. Chalmerse v Londýně a zamířil po zpáteční cestě vlakem přes Holandsko. Plán byl jednoduchý – návštěva v Utrechtu u prof. Wadmana, následně v Amsterodamu u prof. Schutgense. Obhlédnu metodiku GCMS, naučím se co je nového a přivezu to domů s cílem zdokonalit diagnostiku dědičných poruch i u nás. Praktické provedení narazilo na dvě potíže. Jednak jsem měl pouze tranzitní vízum (pro později narozené zdůrazňuji, že i do Holandska se tehdy muselo s vízem) a tedy vízum pouze pro nezbytnou dobu k průjezdu zemí z jednoho konce na druhý. Současně jsem měl v kapse pouze zmíněných 5 liber a za takový obnos ani v Holandsku té doby nebylo možné přenocovat např. ve studentském hostelu. S prvním problémem jsem si hlavu nelámal a jak se později ukázalo, holandský policista byl skutečně někdo zcela jiný než československý policista stejného odobí. Jedno ze studijních nocování bylo na nádraží v Utrechtu. Bohužel jsem nedocenil skutečnost, že se nádraží v době mezi 1 a 4 hodinou ranní zavírá a místní policisté nádraží kontrolují. Přišli, prohlédli pas i tranzitní vízum, prohlédli mladého vědeckého pracovníka ze socialistické země směřující ke světlým zítřkům – a zavedli mě do policejní kantýny, kde mě nechali zbytek noci dospat a ráno napojili horkou kávou. Se slovy „nejbližším vlakem odjedete domů“ mě pak nechali stát na nádraží samotného a rozhodovat o své nejbližší budoucnosti. Zvážil jsem morální závazek odjet na jedné misce vah proti budoucnosti diagnostiky dědičných chorob v Československu a aplikované hmotové spektrometrie v biomedicíně vůbec na druhé misce vah a připadalo mi, že se váhy výrazně vychylují jedním směrem. Vrátil jsem se tedy do laboratoře prof. Wadmana a pokračoval v získávání zkušeností. Druhá noc, tentokrát v parku, byla bez dramatických okamžiků a nikdo, kromě psů na vycházce, si mne nevšiml. Nabit zkušenostmi jsem se rozjel zpět do vlasti „roztáčet kola pětiletky“ a kromě nepříjemného setkání s podstatně tvrdšími německými policisty na nádraží ve Frankfurtu nad Mohanem (opět přespání na nádraží) se již nic dramatického nestalo.

Mezinárodní kontakty

Hmotová spektrometrie aplikovaná v biomedicíně se v DC DMP brzy dostala na úroveň srovnatelnou s obdobnými pracovišti v zahraničí. Určitě k tomu přispívaly kontakty s komunitou „hmotníkářů“ v zahraničí. Již v roce 1988 (před revolucí) se díky kontaktům Dr. Rysky podařilo získat finanční podporu k účasti na IMSC v Bordeaux ve Francii, které jsem se zúčastnil spolu s Dr. Ryskou, ing. Korunou a několika dalšími zástupci Československa. Tato účast pak bez přerušení pokračovala dále, tj. 1991 Amsterodam, 1994 Budapešť, 1997 Tampere, 2000 Barcelona, 2003 Edinburg, 2006 Praha a 2009 Brémy.

Kromě odborných novinek, zkušeností a kontaktů si člověk domů přivážel i nezapomenutelné zážitky, z každé konference jiný. V Bordeaux dominovaly, jak jinak, zážitky spojené s vínem. Součástí konference byl kurz degustace vína a vystavující firmy se předháněly v tom, kdo vybere lepší vinařský zámeček pro společenský večer. Z Amsterodamu se mi do paměti vryly dvě vzpomínky. Jednak zahajovací večírek v Rijks muzeu, kdy hmotoví spektrometristé z celého světa popíjeli víno a ukusovali slané tyčinky pod důstojným pohledem významných historických postav, jejichž obrazy v nadživotní velikosti zdobí vstupní halu muzea, kde večer probíhal. Druhou vzpomínkou je nezapomenutelný pohled, který bylo možné vidět každé ráno v amsterodamském kempu, kde jsme s několika dalšími účastníky z Československa bydleli ve stanech (na hotel v té době ještě nebylo). Nad kempem svítalo, všude se válela mlha a do ranního oparu se ze stanů vynořilo několik postav v černých oblecích s kravatou a odebralo se na vědeckou konferenci.

Významnou byla i Budapešťská IMSC – myslím tím ale to, že blízká Praha (krátce po tzv. sametové revoluci) byla pro mnohé zahraniční účastníky takovým lákadlem, že na neformálním setkání po konferenci hostil Novoměstský pivovar v Praze takové množství špičkových hmotových spektrometristů, jaké do té doby naše končiny nepoznaly, mj. F. McLaffertyho, G. Cookse, E. Gelpiho, N. Nibberinga a řadu dalších, celkem více než 25 zahraničních MS špiček.

Edinburg překvapil zcela jiným zážitkem, který se pochopitelně týkal místní whisky. Ing. Novák právě v době konference slavil své narozeniny a za důstojnou oslavu považoval ochutnávku rozličných druhů whisky, které nabízela jedna z místních restaurací. Česká výprava však místní překvapila – když jsme po oslavě z restaurace odcházeli, zela vitrína, kde byly lahve whisky vystaveny, prázdnotou a personál restaurace nás vyprovázel úklonami a obdivem. Nejsem si však dodnes jist, zda nás nepovažovali za ruské bohatýry.

Samostatnou kapitolou byly firemní akce, pořádané výrobci MS instrumentace. Bordeaux – večírky s ochutnávkami vína, Amsterodam – společenské akce na lodích, Tampere – jak jinak než sauna, Brémy – muzeum vědy. I to dotvářelo kolorit těchto konferencí a přispívalo k jejich oblibě. Je dobře, že stejný důraz na společenskou stránku věci kladou i pořadatelé škol MS u nás.