Jaison Jeevanandam: Chceme dostat léčivo do mozku pomocí nosního spreje

Ve vašem výzkumu zmiňujete pojem inzulinová rezistence v mozku. Co to znamená? 

Inzulinová rezistence je stav, kdy buňky nemohou absorbovat inzulin z těla. Cukr pak zůstává v těle, místo aby se dostal do buněk, poškozuje cévy a zapřičiňuje kardiovaskulární onemocnění a nakonec vede ke známému onemocnění cukrovka neboli diabetes mellitus. Tento stav může nastat i v mozku. Přítomnost inzulin-rezistentních buněk v mozku pak může vést k demenci nebo ztrátě paměti. To dále souvisí se vznikem řady neurodegenerativních onemocnění, jako je např. Alzheimerova choroba nebo Parkinsonova choroba.

Léčba diabetu je momentálně možná pomocí aplikace inzulinové injekce, ale tato necílená léčba často vede k obezitě nebo kognitivním problémům, jako jsou problémy s učením nebo ztráta paměti atd. Řešením je zaměřit lék přesně na místo v mozku, kde je potřeba. A k tomu využívám speciálně upravené nanočástice.

Jak přesně s nanočásticemi pracujete? 

Nanočástice se obvykle používají jako nosič léčivé látky, v případě cukrovky jako nosič inzulinu. Během doktorského studia jsem však vyvinul nanočástice oxidu hořečnatého, které samy o sobě fungují jako účinná látka, která doplňuje účinek hořčíku a zvrátí inzulinovou rezistenci v buňkách bez jakýchkoliv vedlejších účinků. Později jsem se pokusil formulovat nanočástice oxidu hořečnatého s biopolymery, abych zlepšil jejich účinnost prostřednictvím prodlouženého uvolňování nanočástic. Tyto biopolymerní formulace však nefungovaly příliš dobře.

Momentálně pracuji na komplexnější formulaci pomocí dendrimerů a aptamerů. Aptamery jsou části nukleotidů, které cílí na specifický protein v hypotalamu v mozku. Při inzulinové rezistenci je potřeba tento protein uvolnit a toho lze docílit právě díky aptamerům.

Jak chcete léčivou látku aplikovat?

Pracujeme na vývoji neinvazivní metody aplikace pomocí nosního spreje. Podařilo se nám zacílit účinnou látku přímo do specifické části mozku. Inzulin z těla pak může vstoupit do buněk v této části mozku a hladina glukózy v krvi se sníží. Účinná látka se v hypotalamu uvolňuje zhruba po dvacet čtyři hodiny. Vypadá to snadno, ale právě zacílení je na celém výzkumu to nejtěžší a zároveň nejzásadnější. 

Experimenty na zvířatech kombinujeme s využitím AI

Jak účinnost vaší metody testujete?

V běžné praxi se účinná látka podává zvířatům, nejčastěji myším, a pozoruje se, zda dochází ke změnám chování nebo zda se nemoc rozvine či vyléčí. Náš přístup je ovšem jiný. My zvířeti podáme léčivou látku a poté shromažďujeme snímky z magnetické rezonance. Při jejich analýze využíváme nástroje umělé inteligence, které nám umožní předpovědět minimální dávku nutnou ke zvrácení inzulinové rezistence. Na tento nápad jsem přišel při čtení vědeckých článků, ve kterých místo laboratorních zvířat použili umělou inteligenci. To je v našem výzkumu, a pro mě osobně, velmi důležité.

Čím je ještě váš výzkum inovativní?

Cílem projektu, na kterém nyní pracuji v rámci projektu MERIT, je vyvinout aplikaci s umělou inteligencí v telefonu. Jak by to fungovalo v praxi? Půjdete k lékaři, necháte si udělat magnetickou rezonanci, nahrajete si ji do telefonu a aplikace vám určí konkrétní dávkování a jak dlouho máte sprej užívat. Aplikace bude propojena s lékařem. Je to součást tzv. telemedicíny budoucnosti.

Spolupracujete s jinými institucemi?

Jelikož je projekt multidisciplinární, potřebuji odborníky z různých oborů. Spolupracuji se čtyřmi institucemi v rámci tzv. secondmentu. Katedra kybernetiky na ČVUT v Praze mi pomáhá s vývojem algoritmů strojového učení a části umělé inteligence, Madeirské chemické centrum v Portugalsku (CQM) charakterizuje upravené nanočástice, Barcelonská univerzita ve Španělsku vyvíjí intranazální sprej a průmyslový partner Detect.or v Itálii optimalizuje koncentraci aerosolu v nosním spreji. O zvířata se stará můj kolega v Národním ústavu duševního zdraví (NUDZ) a MRI skeny se provádějí ve spolupráci s Institutem klinické a experimentální medicíny IKEM.

Snažím se také navázat spolupráci s Univerzitou Pardubice, v rámci které bych chtěl charakterizovat nanočástice, s Katedrou biochemie Univerzity Karlovy, kde bychom mohli spolupracovat se studenty bakalářského studia na prozkoumání dalších biomedicínských potenciálů nanočástic MgO, a s Fyzikálním ústavem AV ČR, kde by charakterizovali purifikované nanočástice a vyhodnotili jejich velikost pomocí metody dynamického rozptylu světla.

Kde jste působil před příchodem do České republiky? 

Pracoval jsem na univerzitě na Madeiře. Vzhledem k tomu, že Madeira je ostrov, bylo obtížné spolupracovat s institucemi na pevnině v Portugalsku, nebo v jiných evropských státech. Rád bych v budoucnu požádal o ERC grant a chtěl jsem spolupracoval s vědci z Evropské unie. Proto jsem se chtěl přestěhovat někam do střední Evropy. To jsem mohl uskutečnit díky stipendiu MERIT, o kterém jsem se dozvěděl od svého tehdejšího školitele. 

Co konkrétně vás přivedlo do Národního ústavu duševního zdraví (NUDZ)? 

Ve svém předchozím výzkumu na Madeiře, a ještě předtím v Malajsii, jsem se zabýval pouze léčbou kardiovaskulárních onemocnění zapříčiněných diabetem. Chtěl jsem se posunout, propojit svůj dosavadní výzkum s neurovědou, a tak jsem začal studovat nanomedicínu, konkrétně možnosti léčby diabetu v mozku. Přál jsem si vytvořit něco nového, nanomolekulárního robota, který dokáže sledovat specifickou oblast mozku a poté uvolňovat nanočástice, které mohou zvrátit inzulinovou rezistenci a následně vyléčit demenci. A tento nápad lze realizovat právě v NUDZ.

O ústavu jsem se dozvěděl díky konferenci, kde jsem se seznámil se svým budoucím kolegou z NUDZ. Při rozhodování pro  mě bylo důležité, že se v NUDZ dají provádět vysoce kvalitní studie na zvířatech. Další motivací pro mě byl fakt, že tu pracují experti studující neurodegenerativní onemocnění, jako je schizofrenie nebo Parkinsonova či Alzheimerova choroba. Když se v průběhu mého výzkumu objeví problém, který se týká těchto oblastí, mohu se poradit s těmi nejlepšími.

Můžete porovnat podmínky pro výzkum na institucích, kde jste působil dříve, a v NUDZ?

Na pracovištích, kde jsem dříve působil – v Malajsii, Austrálii a na Madeiře – jsem nebyl zcela nezávislý. Musel jsem přijímat úkoly podle preferencí svých nadřízených. Ale tady jsem díky MERIT docela nezávislý, mohu pracovat svým vlastním tempem a spolupracovat s institucemi, které si sám vyberu.

Moji kolegové chtějí sdílet své poznatky, odborné znalosti a spolupracovat, což se mi líbí a je to trochu jiné než na mých dřívějších pracovištích. Tady mohu např. využít přístroj jen za poděkování v článku. To je pro mě velká věc, s tím jsem se nikde jinde nesetkal.

Je také skvělé, že už např. bakalářští studenti zde mají hluboké základní znalosti. Vidím tu spoustu studentů z kateder biochemie nebo fyziologie zvířat, kteří jsou už ve velmi rané fázi kariéry znalí v oboru neurologie, neurodegenerativních onemocnění apod. Pokud potřebuji pomoc, mohu se zeptat mladého studenta, nemusím chodit přímo za profesorem, a ochotně mi poradí.

Chtěl bych tu založit novou vědeckou skupinu

Jak se vám líbí v Česku?

V České republice jsem od ledna 2025. Líbí se mi tady moc. Líbí se mi váš jazyk („Učím se česky. Trošku rozumím česky,“ říká velmi dobrou češtinou) i vaše kultura. Nedávno jsem se zúčastnil masopustu v Malostranské ulici a moc jsem si to užil. Jen, upřímně řečeno, nemám rád zimu, ale nějak se s ní vyrovnávám (smích).

První rok je za vámi. Program MERIT je na dva a půl roku a lze jej prodloužit až na tři. Máte už představu, co budete dělat, až program skončí?

Rád bych v NUDZ zůstal. Budu si podávat žádosti o grant u Grantové agentury ČR a Agentury pro zdravotní výzkum ČR. Pokud budu úspěšný, rád bych v NUDZ založil novou výzkumnou skupinu zaměřenou na nanomedicínu v oblasti neurodegenerativních onemocnění. To je také jeden z hlavních cílů programu MERIT –⁠⁠⁠⁠⁠⁠ umožnit výzkumníkům dosáhnout vedoucí pozice a určité úrovně ve výzkumu.

Vy už se můžete svým výzkumem pochlubit, podle tzv. Stanfordského žebříčku patříte mezi 2 % nejcitovanějších vědců světa. Jak jste toho dosáhl?

Publikovali jsme 5 článků v Elsevier, MDPI, Springer Nature a Wiley o výzkumu léčby cukrovky. Zkoumali jsme možnost využití léčivých želatinových hydrogelů, které by se podávaly ve formě gumových bonbonů. Dále jsme studovali zpracování obrazu pomocí umělé inteligence, což je další velký krok v neurodegenerativních onemocněních. Nyní se ho snažíme patentovat v Portugalsku.

Nespekulujte, demonstrujte

Co byste doporučil mladým výzkumníkům, kteří se chtějí stát úspěšnými vědci?

Jednoznačně vášeň a vytrvalost. Ne vždy nám vyjde žádost o grant, ale podobné situace by nás neměly demotivovat. Nebojme se pokračovat, vyzkoušet něco nového, řekněme si: „Dobře, zkusím to jinak.“ Já jsem například potřeboval rozšířit svůj výzkum, a tak jsem začal zkoumat vliv diabetu na funkci mozku, i když se jedná o náročnou oblast a neměl jsem s neurovědou žádnou zkušenost. S cukrovkou jsem však už zkušenosti měl, tak proč to nezkusit?

Důležité je také myslet kreativně, a mimo zažité hranice. Zkuste něco nového. Přesvědčte vědecký svět o vašem výzkumu, vašich nových myšlenkách. To nějakou dobu trvá, ale proto musíme být velmi, velmi vytrvalí.

Máte na vytrvalost nějaký recept? 

Vytrvalost ve výzkumu je definována informovaností a odvahou. Začíná zvládnutím základů. Projděte si literaturu. Vyčerpávající přehled literatury je často podceňován, přesto je zásadní k obhajobě nové vize. Co nejrychleji přejděte od konceptu k ověření vaší myšlenky a proveďte menší studii. Je to nejpřesvědčivější nástroj, jak navést vaše mentory, vedoucí a kolegy vaším směrem. Pokud se to podaří, cestu k pilotní studii máte otevřenou.

Skutečná vytrvalost však také vyžaduje schopnost přijmout fakt, že jste se zmýlili. Pokud váš nápad nefunguje, buďte k sobě dostatečně upřímní a nebojte se změnit směr. Věda není přímočarou cestou k úspěchu, je to nepřetržitá série chyb, která nakonec vede k úspěšnému výsledku.

Můj vzkaz mladým výzkumníkům zní: Nebuďte zklamaní z negativního výsledku, nebojte se ho. Každý neúspěch je jen nápověda k tomu, kde odpověď není. Buďte důslední ve své přípravě a odvážní při prokazování svých nápadů. Ty nejzásadnější inovace často začínaly jako nápady, které ostatní odmítali, dokud nebylo možné důkazy o jejich funkčnosti ignorovat. 

Rozhovor vznikl v rámci copywritingové spolupráce, která má za cíl představit program MERIT Středočeského inovačního centra.

Foto: Gabriela Goffová

Jaison Jeevanandam je výzkumník v Národním institutu duševního zdraví a držitel stipendia MERIT Fellow se specializací na léčbu diabetu. Vede projekt, v němž vyvíjí nanotechnologie v podobě neinvazivního nosního spreje k léčbě diabetu, který postihuje mozek a způsobuje demenci a další neurodegenerativní onemocnění. Jeho předchozí výzkum zahrnuje vývoj nanomedicíny s využitím invazních rostlin, zemědělského odpadu a nových přístupů zelené syntézy. Má předchozí pracovní zkušenosti v Indii, Malajsii a Portugalsku s rozsáhlou spoluprací po celém světě.