Jakub Hývl: Grant Nadace Experientia mě posunul až k publikaci v Nature

Našemu prvnímu stipendistovi, Jakubovi Hývlovi, se podařilo publikovat článek v prestižním vědeckém časopise Nature. Společně s nositelem Nobelovy ceny profesorem Richardem Schrockem zde představil výzkum specifických katalyzátorů, které vedly k efektivní přípravě medicinálně zajímavých substrátů. „To, že chci pracovat s profesorem Schrockem, jsem věděl už v momentě, kdy jsem navštívil jeho přednášku na ÚOCHB. Vlastnosti, které měly Schrockovy katalyzátory, mě fascinovaly,“ vzpomíná Jakub Hývl, který dostal díky Nadaci Experientia možnost k profesoru Schrockovi na věhlasnou americkou univerzitu MIT vycestovat na roční stáž. Jelikož se mu na MIT kromobyčejně dařilo, prodloužil mu profesor Schrock stáž o rok. Dnes Jakub Hývl působí jako asistující profesor na univerzitě na Havaji.

Jak se stane, že třiatřicetiletý postdoktorand publikuje s nositelem Nobelovy ceny článek v časopise Nature?

Je potřeba říci, že článek v Nature byl výsledkem spolupráce dvou týmů – jednak výzkumné skupiny profesora Schrocka z MIT a jednak skupiny profesora Hoveydy z Boston College. Skupina profesora Hoveydy přišla s velmi zajímavým objevem, totiž že některé katalyzátory, které byly vyvinuty ve skupině profesora Schrocka, katalyzují zcela novou transformaci. Profesor Schrock se do té doby domníval, že olefinovou metatezi s elektronově chudými alkeny nelze provést. Na Boston College ovšem zjistili, že některé z nich olefinovou metatezí transformovat lze. Pro profesora Schrocka to bylo velmi překvapující. Já jsem u něj tehdy pracoval už druhým rokem, a tak za mnou přišel a požádal mě, abych prozkoumal, které katalyzátory fungují a které ne, a zda tam lze nalézt nějaký obecný trend.

Jakub Hývl

se narodil v roce 1983 v Pardubicích, na tamní univerzitě získal pod vedením prof. Oldřicha Pytely v roce 2007 inženýrský titul v oboru organické chemie. V roce 2011 získal doktorát z organické chemie na VŠCHT v Praze, působil na externím pracovišti v laboratoři dr. Šrogla na ÚOCHB. Následující dva roky pracoval ve skupině dr. Detlefa Schrödera. Poté díky grantu Nadace Experientia ve výši 850 tisíc korun vycestoval na postdoktorandskou stáž na MIT k prof. Schrockovi. Známý nobelista mu nakonec pobyt o rok prodloužil. Dnes Jakub Hývl působí jako asistující profesor na University of Hawai‘i at Mānoa v Hononulu.

A co jste zjistil?

Mým úkolem bylo izolovat vlastní aktivní katalyzátor, komplex molybdenu s halogenmethylidenovým ligandem, obecné struktury Z3Mo=CHX, X = Cl nebo Br. Izolovat takový komplex z reakční směsi byl velmi zajímavý, ale zároveň velmi obtížný projekt. Když jsem na něm začal pracovat, první experimenty (reakce původních prekurzorů s 1,2-dibromethenem) nedávaly příliš smysl, docházelo k okamžitému rozkladu výchozí látky. Pak se mi ovšem podařilo při změně podmínek pozorovat v reakci vznik zcela nového komplexu. Ze začátku jsme ho pozorovali jenom kolem zhruba deseti procent, ale úpravou podmínek (vytvořením pyridinového aduktu) se mi ho podařilo stabilizovat, pak izolovat a plně charakterizovat (jak ukazuje obrázek níže, pozn. red.). Zjistili jsme, že se jedná o nový derivát, syntetický analog původního prekurzoru vyznačující se (po odstranění pyridinového ligandu) vysokou aktivitou, zvláště pro olefinovou metatezi s elektronově chudými alkeny. Původní komplex s halogenmethylidenovým ligandem, jenž nezbytně musí být součástí katalytického cyklu, však nikdy nebyl izolován ani pozorován.

Nadace Experientia: Klíčovým experimentem, který vedl k identifikaci nového typu molybdenového katalyzátoru, byla reakce molybdenového komplexu typu MAP (MonoArylmonoPyrrolide, třetí generace Schrockových katalyzátorů) s 1,2-dibromethenem v pyridinu.

Mechanismus vzniku tohoto nového komplexu není znám. Zřejmě však dochází k vytvoření bromovodíku rozkladem zmíněného molybdenového komplexu Z3Mo=CHX nebo jeho molybdencyklobutanového intermediátu. Vzniklý bromovodík pak reaguje s výchozím komplexem, kde dochází k protonaci pyrrolového ligandu s následnou výměnou za bromid. Tato hypotéza byla podpořena reakcí výchozího substrátu s pyridinium bromidem, jež vedla ke stejnému produktu.

Co může znamenat váš objev pro výrobu nových léčiv?

Ani jedna ze dvou výzkumných skupin, které na projektu pracovaly, se nezabývá přípravou léčiv. Podstatou našeho článku bylo ukázat chemickou metodu, kterou mohou jiné skupiny využít pro další výzkum vývoje léčiv. Jaký dopad to bude mít na léčiva zatím nevíme, to se ukáže až v dlouhodobějším horizontu.

Skupina profesora Schrocka tedy nefunguje na multidisciplinární bázi, tzn. že by se nově připravené látky ihned testovaly jejich biologické vlastnosti?

Určitý mezioborový překryv tam je, ale spíše než mezi chemií a biologií, tak mezi organickou a anorganickou chemií. Na rozdíl od skupiny profesora Schrocka, která je orientovaná na anorganickou chemii, se skupina profesora Hoveydy zabývá organickou chemií. Anorganická skupina z MIT připravila katalyzátory – látky, které mají schopnosti umožnit specifickou reakci. Jejich samotné využití už pak studovala skupina z Boston College. Medicinálně relevantní substráty byly připraveny, ale ve výsledku šlo pouze o to ukázat jejich aplikační potenciál.

V laboratořích profesora Schrocka v Bostonu jste před pěti lety díky grantu Nadace Experientia nastartoval svou vědeckou kariéru. Proč jste se rozhodl vyjet právě k němu?

Oblast katalýzy přechodnými kovy mě zajímala už během doktorátu. Když jsem pak měl na ÚOCHB možnost navštívit přednášku profesora Schrocka, vlastnosti jeho katalyzátorů mě fascinovaly. Přesvědčilo mě to, že se jedná o ohromně zajímavou oblast chemie, a v ten moment jsem věděl, že chci odjet na postdoktorandskou stáž právě k němu.

Jakým systémem profesor Schrock pracuje a co jste se od něj zásadního přiučil?

Jsem původním zaměřením organický chemik a on působí spíš v organometalické chemii, která má svým způsobem blízko anorganické chemii. Hodně jsem se přiučil organometalickému řemeslu. Většina práce se dělá v tzv. gloveboxu neboli rukavicovém boxu, což je zařízení s inertní atmosférou, ve kterém se pracuje s látkami citlivými na vzduch, využívá se přitom zabudovaných rukavic. Když jsem na MIT přijel, dostal jsem svůj vlastní glovebox, jenže jsem s ním do té doby nikdy nepracoval. Naštěstí mi hodně pomohl kolega, jeden z posledních studentů profesora Schrocka, který mi ukázal, jak se zařízením pracovat. Vyžaduje to úplně jiný systém práce. Hlavní rozdíl je v tom, že vždy musíte vědět, co budete dělat příští den.

Jak vypadá takový jeden pracovní den v laboratoři profesora Schrocka?

Přijdete do laboratoře, uděláte si kávu, shromáždíte do gloveboxu veškeré laboratorní sklo, které budete na experimenty potřebovat, a pracujete od rána do večera. Profesor Schrock je samozřejmě hodně zaměřený na výsledky. Abyste zaujali jeho pozornost, musíte mít skutečně dobré výsledky. Když mi vyšel experiment, bylo jisté, že profesor Schrock přijde příští den znovu. Čím byly výsledky mé práce zajímavější, tím častěji chodil.

Jak vzpomínáte na roky strávené na MIT? V čem se tamní vědecké prostředí odlišovalo od českého?

Ta zkušenost byla fantastická. Teď s odstupem času na to vzpomínám velmi rád. Ve skupině jsme měli skvělý kolektiv, ve kterém jsme drželi spolu, zejména když někdo měl skvělé, anebo naopak neměl vůbec žádné výsledky. Samozřejmě že nějaká rivalita tam byla, ale musím říct, že jako kolektiv jsme fungovali velice dobře. Největší rozdíl oproti prostředí, na které jsem byl zvyklý, jsem spatřoval v motivaci. Každý přišel na MIT odjinud, ale všichni měli stejný cíl: mít dobré výsledky a mít s profesorem Schrockem publikaci. I já jsem si předsevzal, že musím mít publikaci. Jakmile jsem ji měl, řekl jsem si, že by bylo skvělé mít další. Když jsem měl druhou, chtěl jsem třetí. Motivace tam byla obrovská.

V Americe jste zůstal i poté, co skončil váš pobyt na MIT. V létě 2017 jste se stal asistujícím profesorem na havajské univerzitě. Jak se liší pracovní prostředí a celkově atmosféra na Havaji v porovnání s MIT?

Rozhodně je tady tepleji. Ale teď vážně, hlavní rozdíl je v přístupu lidí. V Bostonu je vše intenzivnější, tempo práce je mnohem rychlejší. Tady na Havaji je přístup volnější, všechno má svůj čas, tady tomu říkají „havajský čas“.

Na čem aktuálně pracujete a jaké jsou vaše plány do budoucna?

Na Havaji jsem se zatím zaměřil na vybudování své laboratoře. Dostal jsem prostor se staršími gloveboxy, které jsem zprovoznil společně s dalšími přístroji, což mi umožnilo ušetřit významné finanční prostředky. Chtěl bych se věnovat výzkumu na pomezí organické a anorganické chemie a také organometalice. Rozhodně se dále zajímám o výzkum katalyzátorů, ale už to nebudou katalyzátory pro olefinovou metatezi. Chtěl bych se také věnovat chemii nepřechodných kovů. Jsem teprve na začátku. Mám pár nápadů v hlavě, ale musím se svými studenty zjistit, co funguje a co ne a rozhodnout, jakým směrem se dále vydám.

Můžete na závěr říci, co pro vás osobně znamenal grant od Nadace Experientia a jak vás stáž, na kterou jste mohl díky nadaci vycestovat, posunula kariérně a třeba i lidsky?

Stáž mě v mé kariéře posunula dramaticky. Jedna věc je dokončit doktorské studium. Pak se ale musíte „odpíchnout“, absolvovat úspěšnou postdoktorandskou stáž, mít čím se prezentovat. Mně takový pořádný „odpich“ umožnil právě grant Nadace Experientia. Chtěl jsem se dostat na nějaké skvělé pracoviště, pracovat pro někoho, kdo má velké jméno, a to se mi podařilo. Následně jsem měl dobré výsledky, ale to by se mi nikdy nepodařilo, kdybych grant Nadace Experientia nezískal. Za to jsem nadaci nesmírně vděčný. Lidsky pro mě byla ta zkušenost důležitá v tom, že jsem si uvědomil jsem, že na spoustu věcí se u nás v České republice nadává, ale ve finále docela fungují. Když pracujete v mezinárodním kolektivu, zjistíte, že problémy jsou všude, a toto poznání mě rozhodně posunulo.

Co byste vzkázal potenciálním žadatelům o grant Nadace Experientia?

Poradil bych jim, aby mířili vysoko, na co nejlepší pracoviště. S vlastními prostředky je nikdo neodmítne.