Ešte než sa pustíte do čítania, mali by ste poznať niekoľko pojmov…
Bakteriofág (skrátene fág) – vírus infikujúci baktérie
Biofilm – štýl života baktérií  v „slize“ na pevnom povrchu, ktorý môže byť v ľudskom tele pôvodcom infekcií a je rezistentný voči antibiotikám

Grafická projekcia bakteriofágu (vľavo, zdroj: Pixabay) a biofilm na katétri pod elektrónovým mikroskopom (vpravo, zdroj: Curtin a Donlan).

Matúš sa vo svojom výskume zameriava na to, ako vplývajú bakteriofágy na biofilm, kde prežívajú  baktérie. Sústreďuje sa na schopnosť fágov eliminovať biofilm, čo dokážu spraviť vďaka špeciálnym enzýmom a spoločne s lýzou (rozpadnutím) bakteriálnych buniek tak zničiť infekciu.

Výskum previedol na kmeňoch baktérie Escherichia coli, ktorú môžeme nájsť v hrubom čreve, kde je dôležitou súčasťou črevnej mikroflóry. Jej bakteriálne infekcie sa liečia antibiotikami, avšak v dnešnej dobe sa stretávame aj s takými kmeňmi, ktoré sú voči tomuto typu liečby odolné. Práve preto by mohla byť fágová terapia potenciálna náhrada.

Okrem iného mladý biológ spomína, že bakteriofágy sú vhodné na ochranu a konzerváciu potravín. Téma jeho práce otvára brány nielen novým prístupom liečby, ale aj inovatívnym priemyselným a ekologickým aplikáciám.

Zafarbený biofilm, ktorý bol vytvorený kmeňom baktérie E. coli z Matúšovho výskumu.

Matúš, svojím výskumom si trávil veľa času. Prišiel si na to, či môžu bakteriofágy kompletne nahradiť antibiotiká?

Úplne by som nepovedal, avšak fágy sú vhodná alternatíva vo veľa prípadoch, keďže majú mnohé benefity. Medzi najväčšie patrí napríklad ich schopnosť zamerať sa presne na tú baktériu, ktorá spôsobuje infekciu. To je obrovská výhoda oproti antibiotikám, ktoré majú aj rôzne vedľajšie účinky, napríklad ničia potrebné baktérie v tráviacom systéme. Pri niektorých typoch liečby sa preto javí bakteriofágová terapia ako vhodnejšia, avšak nemyslím si, že môže kompletne nahradiť antibiotiká.

Ako vyzerá výskum fágovej terapie, je oproti antibiotikám náročnejší?

Práveže naopak. Viem o štatistike, ktorá zaznamenáva, že od roku 2000 bolo schválených 15 nových antibiotík a do vývoja len týchto liečiv sa investovalo niekoľko miliónov dolárov. Farmaceuti skúmajú iba jednu molekulu a jej účinnosť, tým pádom je vynájdenie potenciálneho antibiotika veľmi drahé. Oproti tomu sú bakteriofágy najrozšírenejšie organizmy na Zemi, je teda jednoduchšie nájsť fungujúci fág a výskumy sú lacnejšie.

Matúš bol ocenený v roku 2021 Trenčianskym samosprávnym krajom za reprezentáciu kraja na biologickej olympiáde.

To je ďalší dôvod, prečo je bakteriofágová terapia vhodný potenciál pre nové liečivá. Reaguješ svojou prácou na aktuálne výskumy vo vede alebo naopak, pustil si sa do neprebádanej oblasti?

Liečba bakteriofágmi je staršia idea, ktorá sa začala rozvíjať začiatkom 20. storočia. Zaslúžili sa o to dvaja vedci, avšak ten druhý, Félix d’Herelle, to dotiahol do lepšej podoby a začal s nimi aj experimentovať. Ešte pred antibiotikami sa bakteriofágy na liečbu bežne užívali, ale po objavení penicilínu sa na ne zanevrelo, pretože ešte neexistovali také možnosti molekulárnej analýzy, aké poznáme dnes. Poslednú dobu sa však stretávame s extrémne rezistentnými kmeňmi, na ktoré sú antibiotiká neúčinné, preto sa výskum fágovej terapie opäť obnovuje. Čo sa týka užívania, existuje mnoho spôsobov, ako sa dajú fágy podať, napríklad formou mastičiek či krémov.

Tvoj projekt obnášal dlhé hodiny strávené v laboratóriu. S prácou v tomto prostredí si sa stretol aj v minulosti, ako si sa dostal k tomuto obsiahlemu výskumu?

Toto bol môj prvý väčší výskum, pracoval som na ňom v laboratóriu intenzívne viac ako mesiac cez letné prázdniny. Síce som mal aj predošlú skúsenosť, ale tá nebola v takom veľkom rozsahu. Rozhodol som sa teda kontaktovať pani docentku  Hanu Drahovskú, ktorá pôsobí na Katedre molekulárnej biológie na Prírodovedeckej fakulte Univerzity Komenského v Bratislave a dohodli sme sa, že si môžem prísť urobiť výskum do biologickej olympiády v ich laboratóriu. Venujú sa tam hlavne bakteriofágom, ktoré izolujú z odpadových vôd. V škole sme sa tejto téme venovali síce len okrajovo, ale akonáhle som si začal o nich čítať viac, neskutočne ma nadchli. Okrem práce v laboratóriu obnášal môj projekt aj vypracovanie teoretickej časti, na čom som pracoval približne od mája. Najzdĺhavejším procesom bolo spracovanie mojich pozorovaných výsledkov.

Matúš pri svojom prvom výskume v laboratóriu v prvom ročníku na gymnáziu, kde sa sústredil na prírodné alternatívy k syntetickým antibiotickým liečivám.

Takže touto cestou si sa dostal k samotnej téme svojej práce. Ako si zvládal pracovať, kto ti pri výskume pomáhal?

V laboratóriu som pracoval s pani Barborou Markusovou, ktorá mala na starosti laboratórium. Tá so mnou spoločne konzultovala moje výsledky a taktiež mi pomáhala s teoretickou časťou projektu. Potreboval som trochu usmerniť, keďže mnoho vecí bolo pre mňa nových a s vírmi som ešte nepracoval. Celý kolektív v laboratóriu bol veľmi príjemný a s mnohými vecami, ktoré boli pre mňa nové, mi pomohli. Veľmi by som im chcel za ich prístup poďakovať.

Tento rok si sa biologickej olympiády nezúčastnil po prvýkrát. Aké iné témy ťa minulé roky zaujali?

V prvom ročníku na gymnáziu som pracoval s pani učiteľkou Pagáčovou na projekte s názvom „Príroda versus chémia“, kde som hľadal odpoveď na otázku, či je možné vďaka prírodným liečivám podporiť liečbu a znížiť záťaž syntetických antibiotík na organizmus. V druhom ročníku som pod vedením pani učiteľky Michaliskovej napísal štatistickú prácu, kde som sa naopak naučil pracovať s tabuľkami a údajmi. Avšak, po práci „Príroda versus chémia“ sa mi práca v laboratóriu natoľko zapáčila, že som si to chcel vyskúšať ešte raz.

Ako vidieť, tvoja práca s bakteriofágmi nie je jediná, kde riešiš alternatívny spôsob liečby infekčných chorôb. Vidíš v tejto oblasti svoje budúce zameranie?

Nerád na túto otázku odpovedám (smiech). Je síce pravda, že som sa vo svojich výskumoch venoval liečbe infekcií, ale idem študovať všeobecné lekárstvo na Masarykovu univerzitu. Medicína je veľmi obsiahla, a preto si chcem nechať čas na výber definitívneho zamerania. Momentálne pracujem v kardiologickej ambulancii, kde mám šancu si vyskúšať, čo práca v zdravotníctve obnáša.

Ešte ma zaujíma, ako vnímaš rolu pedagógov a odborníkov pri tvojej práci?

Na svojej škole som sa stretol s podporou zo strany učiteľov, napríklad prezentáciu práce som si skúšal na biológii pred spolužiakmi. Bez usmerňovania a spätnej väzby by som sa určite nedostal tam, kde som. Prístup na univerzite zo strany študentov a vyučujúcich bol naozaj skvelý, priateľský a hlavne ochotný – keď som niečo nevedel, nerobilo im problém mi pomôcť a podporiť ma. Cítil som sa medzi nimi príjemne, vítane a takéto prostredie mi umožnilo rast a získanie vedomostí.

Prehľad Matúšových úspechov

Názov práceSúťažUmiestnenieRok
Príroda versus chémiaCeloslovenské kolo biologickej olympiádyÚspešný riešiteľ2018
Požívanie energetických nápojov u stredoškolskej mládežeKrajské kolo SOČÚspešný riešiteľ2019
The influence of bacteriophages on biofilm formation and degradation in Escherichia coli strainsGenius OlympiadStrieborná medaila2021