Rozhovory s vědci v oblasti lipidů - Aleš Kvasnička, MSc.

Jaké máte vzdělání a výzkumné zaměření?

Bakalářský a magisterský titul v oboru biochemie jsem získal na Přírodovědecké fakultě Univerzity Palackého v Olomouci. V současné době dokončuji doktorské studium v oboru Klinická biochemie a lékařská chemie na Lékařské fakultě Univerzity Palackého v Olomouci. V oblasti lipidomiky se pohybuji již od magisterského studia a ve svém první výzkumném projektu jsem se zabýval necílenou lipidomikou suchých krevních skvrn a dalších mikrovzorkovacích přístupů. Ve svém doktorském studiu zkoumám různé klinické aplikace lipidomiky v úzké spolupráci s lékaři ve Fakultní nemocnici Olomouc.

Na co se v současné době zaměřujete ve výzkumu?

V současné době využíváme lipidomiku k zodpovězení nejrůznějších otázek klinického výzkumu. Pracuji v laboratoři v rámci fakultní nemocnice, kde se snažíme převést lipidomiku do klinických aplikací a optimalizovat laboratorní testy založené na lipidomice pro potřeby laboratorní medicíny. Snažíme se najít průsečík mezi lipidomikou a diagnostickými laboratorními testy tím, že vedeme diskuzi s lékaři o tom, jak můžeme využít informace poskytované lipidomikou a vybrat příslušné markery k zodpovězení jejich klinických otázek nebo problémů.

Avanti Research/Aleš Kvasnička: Můj projev na konferenci Metabolomics 2024, za který jsem obdržel cenu Avanti Polar Lipids Travel Award.

Co vás původně přitahovalo ke studiu lipidomiky?

Musela to být ta výzva jakou lipidomika představuje. Tou výzvou je pochopit zcela nový vesmír tvořený desítkami tisíc možných struktur všech druhů lipidů a rozluštit jejich roli v lidském zdraví a nemoci. Když jsem poprvé začal číst publikace a knihy o lipidomice, jen stěží jsem chápal, jak rozmanitý a rozsáhlý je svět lipidů. Dokonce i po dokončení studia biochemie a po získání určitého vhledu do biochemie lipidů jsem se musel naučit ještě mnohem více a stále se každý den učím nové informace o lipidech. Věřím, že snaha pochopit roli lipidů v lidském organismu je celoživotní úsilí, a to je pro mě výzvou a hlavní hnací silou.

Jaké jsou vaše zkušenosti s používáním produktů Avanti?

S výrobky Avanti máme velmi dobré zkušenosti. Nejčastěji kupovaným spotřebním materiálem v naší laboratoři je jednoznačně SPLASH® LIPIDOMIX®, který jsme již přidali jako interní standard do mnoha tisíc vzorků. Máme zkušenosti i s některými dalšími směsmi, jako jsou SPLASH® II LIPIDOMIX®, EquiSPLASH® a UltimateSPLASH™ ONE. Kromě toho jsme nakoupili značené i neznačené mastné kyseliny a různé druhy ceramidů pro další aplikace. V současné době zvažujeme objednání některých unikátních lipidů, jako jsou polynenasycené fosfatidylcholiny s dlouhým řetězcem, které by bylo třeba syntetizovat na zakázku.

Co vás nejvíce motivuje k tomu, abyste pokračoval ve své práci?

Nejvíce motivující je vidět, jak naše výsledky mohou přímo pomoci pacientům v naší nemocnici. Vnímám zcela evidentní a nevyužitý potenciál lipidomiky v klinických aplikacích. Zatím jsme využili pouze malé procento informací, které lze získat z lipidomického profilování klinických vzorků. To mě motivuje, protože jsem přesvědčen, že lipidomika bude v blízké budoucnosti využívána v moderní laboratorní medicíně a již nyní můžeme vidět, jak některé testy založené na lipidomice dospěly do této fáze.

Jaké jsou vaše dlouhodobé plány v oboru?

Bylo by skvělé docílit toho, aby se v nemocničních laboratořích rutinně používalo několik testů založených na lipidomice, a o to se také snažíme. Myslím si však, že to bude společné úsilí mnoha laboratoří, a potenciál klinické lipidomiky budeme moci využít pouze díky spolupráci. Tím mám na mysli zejména úsilí o standardizaci a harmonizaci lipidomiky prostřednictvím společných mezilaboratorních studií a časté výměny zkušeností a know-how. Osobně bych rád viděl více aplikací pro mikrovzorkování, které poskytují nový způsob komunikace mezi klinickou laboratoří a pacientem prostřednictvím domácího odběru vzorků. V neposlední řadě bych se chtěl věnovat tomu, jak můžeme využít epilipidomiku a analýzu oxylipinů v rutinní laboratorní medicíně. To vše jsou velmi náročné ale motivující výzvy do budoucna.

Existují nějaké novinky v oblasti lipidomiky, které vás nadchly z hlediska jejich budoucího využití?

Ve skutečnosti je jich opravdu mnoho a fascinuje mě, jak rychle se obor lipidomiky rozvíjí. Lze to vidět na konferencích a v publikacích, kde je každý rok vidět velký vývoj. Pokud jde o klinické aplikace lipidomiky, existuje již několik markerů, které se testují pro diagnostické aplikace nebo pro hodnocení rizika u rakoviny a kardiovaskulárních onemocnění. Jedním z nejobdivuhodnějších pokroků, které podle mého názoru předběhly dobu, je však intraoperační hmotnostní spektrometrie („intraoperative mass spectrometry“). Když si uvědomíte, že v současné době disponujeme technologií, která umožňuje použití hmotností spektrometrie v chirurgických nožích nebo skenovacích zařízeních (iKnife nebo MassSpec Pen), s jejichž pomocí mohou chirurgové v reálném čase rozlišit rakovinnou tkáň od normální, tak se opravdu cítím jako v science fiction. Skutečnost, že tato technologie je již v rukou chirurgů a testuje se na operačních sálech, je ohromující.

Kde vidíte obor za 10 let?

Věřím tomu (a jsem ochoten si na to vsadit!), že za 10 let budeme mít v rutinní praxi laboratorní testy založené na lipidomice nebo vybraných markerech objevených pomocí lipidomiky. Kromě toho očekávám velký pokrok v data procesujícím software využívajícím umělou inteligenci a strojové učení pro ještě přesnější identifikaci lipidů z hmotnostních spekter a pokročilé těžení dat. Lipidomika se propojí s několika dalšími omickými metodami, což můžeme pozorovat již dnes. Věřím však, že budeme schopni z našich dat získat mnohem více informací a integrovat je dohromady, což povede k ještě hlubšímu pochopení patobiochemie nemocí na systémové úrovni. Protože mám navíc rád technologie (nejen) hmotnostních spektrometrů, těším se na pokroky v nových analyzátorech, fragmentačních mechanismech a zobrazovacích technologiích.

Avanti Research/Aleš Kvasnička: Já vedle našeho milovaného přístroje Sciex QTRAP 6500+.

Na jaké okamžiky jste při svém výzkumu nejvíce hrdý?

Moje vědecká kariéra je v podstatě na začátku, protože dokončuji doktorát a brzy budu nastupovat na nové pozici v Rikshospitalitet v Oslu v Norsku, ale tuto dosavadní cestu provázelo několik úspěchů. Na vrcholu tohoto seznamu je určitě můj první vědecký článek, ve kterém jsme zkoumali změny lipidomu způsobené hyperurikémií a dnou, který byl publikován v časopise Arthritis Research & Therapy (https://doi.org/10.1186/s13075-023-03204-6). Dále jsme s mými kolegy, kteří byli také doktorandi, získali doktorský grant ("Komplexní metabolomická a lipidomická studie tauopatií u transgenních krysích modelů a lidí") od Univerzity Palackého, což byl pro nás také skvělý úspěch. Měl jsem možnost přednášet a propagovat svůj výzkum na prestižních mezinárodních konferencích a seminářích, jako jsou Metabolomics 2024, Lipidocmics GRS/GRC 2024, Metabolomics GRS/GRC 2023 a na setkáních EpiLipidNET. V nedávné době jsem získal cestovní cenu společnosti Avanti Polar Lipids, která mi umožnila účast na konferenci Metabolomics 2024. Na co jsem však nejvíce pyšný je networking a mezinárodní spolupráce. Mám tu čest být členem výboru Early Career Members Network (EMN) v Metabolomics Society, dále jsem byl jsem zvolen předsedou pracovní skupiny Mladí vědci (TG:YS) Evropské federace klinické chemie a laboratorní medicíny (EFLM) a nakonec jsem také členem výboru mladých výzkumníků a inovátorů sítě EpiLipidNET. Tyto příležitosti mi umožnily přímo se podílet na utváření budoucnosti těchto společností a na tom, aby hlasy mladých výzkumných pracovníků byly více slyšet. V neposlední řadě jsem hrdý na to, že jsem úspěšně vedl 4 bakalářské/magisterské studenty, kteří své práce obhájili a z nichž jedna studentka dokonce získala za svou práci cenu děkana.

Co byste poradil lidem, kteří se snaží proniknout do lipidomiky?

Čtěte články, sledujte nahrávky vlivných lipidomiků (na internetu je volně k dispozici mnoho videí) a staňte se součástí mezinárodních společností. Všechny tyto faktory vám mohou pomoci dostat se na správnou cestu. Ze své osobní zkušenosti mohu začínajícím výzkumným pracovníkům rozhodně doporučit, aby se přihlásili na stáž do nějaké zkušené výzkumné laboratoře zabývající se lipidomikou. Já jsem během svého doktorského studia absolvoval několik stáží a každá z nich mi poskytla nové dovednosti, zkušenosti a kontakty.

Jakým hlavním výzvám v současné době ve svém výzkumu čelíte a jak je plánujete řešit?

Převedení lipidomiky do klinických aplikací je klikatá cesta mimo jiné kvůli nedostatečné standardizaci a mnoha dalším faktorům, ale hlavně si myslím, že je někdy těžké přivést klinické lékaře a lipidomiky ke vzájemnému porozumění a určitému kompromisu. Lipidomici chtějí kvantifikovat co nejvíce lipidů ve vzorku a pak chtějí z dat vytěžit co nejvíce informací. Tyto informace mohou být poměrně zahlcující a poskytovat klinikům složité vizualizace a (semi)kvantitativní výsledky pro vyšší stovky lipidů může jejich zájem o využití lipidomiky ochladit. V tomto ohledu tedy s klinickými lékaři hodně diskutujeme a pracujeme na těchto kompromisech.

V čem si myslíte, že bude váš výzkum užitečný pro veřejnost?

Myslím, že jsem na tuto otázku již určitým způsobem odpověděl, ale abych ji dále rozvedl, budu šťastný a spokojený, až můj výzkum přímo pomůže zachránit lidské životy a napomůže lepšímu zdraví pacientů. Některé úspěchy už můžeme vidět v naší laboratoři, kde mí úžasní kolegové vyvinuli metody založené na metabolomice pro diagnostiku dědičných metabolických poruch (DMP). Tyto metody se v naší laboratoři rutině používají a zachránily již život mnoha lidem trpícím DMP. Obdobný potenciál vidím u lipidomiky nejen v oblasti DMP, ale i v dalších oborech, jako jsou kardiovaskulární choroby, kde lipidomika může poskytnout lepší stratifikaci rizika a identifikovat rizikové pacienty, které by konvenční biochemické parametry neodhalily. Nyní se snažíme zavést tuto metodu jako rutinní analýzu v naší laboratoři a úspěšně jsme analyzovali vzorky více než 3000 pacientů s kardiovaskulárními onemocněními z naší nemocnice. Dále se zaměřujeme se na pacienty s hyperurikémií a dnou a na to, jak je lipidom ovlivněn těmito stavy a jak reaguje na léčbu. Kromě toho nyní testujeme diagnostický model založený na lipidomice pro klasifikaci pacientů s infekčním zánětem v kolenních kloubech ve srovnání s chronickým zánětem u osteoartrózy. To jsou některé z projektů, které snad brzy pomohou pacientům (nejen) v naší nemocnici.

Avanti Research/Aleš Kvasnička: Náš tým, který se podílí na vývoji diagnostických metod v Laboratoři dědičných metabolických poruch ve Fakultní nemocnici Olomouc. Zleva: Dana Dobešová, David Friedecký, Eliška Ivanovová, Aleš Kvasnička (já), Jaroslava Friedecká a Barbora Piskláková.

V čem si myslíte, že by vám mohla společnost Avanti pomoci ve vašem současném výzkumu a výzkumu v budoucnosti?

Musím říct, že společnost Avanti má skvělý a otevřený přístup ke svým zákazníkům. Pokaždé, když mluvím s některým z jejich zástupců, tak vedeme konstruktivní diskuse o nových produktech a možných řešeních. Nedávno jsem společnosti Avanti poslal několik svých nápadů na potenciální nové směsi standardů a oni mi nabídli jejich testování a případnou spolupráci. Je pro mě vždy potěšením diskutovat se zástupci společnosti Avanti o aktuálních potřebách a výzvách v oblasti lipidomiky. Věřím, že společnost Avanti hrála a stále hraje významnou roli v rychlém rozvoji oboru lipidomiky, a těším se na mnoho jejich nových produktů v budoucnosti.

Jsou nějací lidé, které byste chtěl ocenit za to, že se významně podíleli na vašem úspěchu v oboru? Jak vám pomohli dosáhnout vašich cílů?

Je mnoho jmen, která by se zde dala zmínit, protože jsem měl během své dosavadní vědecké kariéry mnoho skvělých mentorů. Moje lipidomická cesta začala na první půlroční stáži v německém Tübingenu v laboratoři profesora Michaela Lämmerhofera. Během tohoto pobytu jsem si pod vedením svého dobrého kamaráda Bernharda Drotleffa osvojil pracovní postup necílené lipidomiky pomocí SWATH. To mi otevřelo první dveře do světa lipidomiky. Poté jsem měl možnost navštívit laboratoř Hiroshiho Tsugawy v Japonsku, kde jsem na chvíli dostal do rukou špičkový hmotnostní spektrometr ZenoTOF 7600 s fragmentační technologií EAD a pomáhal jsem testovat software MS-DIAL 5 a psát pro něj příručku pro použití. Nejčerstvější zkušenost mám z laboratoře profesorky Marie Fedorové v Drážďanech, kde jsem se seznámil s analytickými a výpočetními pracovními postupy analýzy oxidovaných lipidů, souhrnně nazývané také jako epilipidomika. Maria mě přivedla k tomu, abych se připojil k vědeckému konsorciu EpiLipidNET a výboru YRI, který poskytuje inspirativní platformu pro spolupráci výzkumníků v oblasti (epi)lipidomiky. Jmen, která by se zde dala zmínit, je mnohem více, ale především bych rád zmínil a vyzdvihl svého školitele doktorského studia a mentora profesora Davida Friedeckého. David mi poskytl kooperativní a podporující prostředí pro práci, výzkum a růst. Nabídl mi velkou svobodu dělat ve výzkumu to, co chci, a pomohl mi v každém kroku, když jsem to potřeboval. Musím říct, že David je šéf s vysokými nároky, ale také s velkým pochopením a inspirativní aurou.