Miroslav Ondrejovič: Pre pokrok vo vede je dôležité pochopiť aj to, prečo experiment nevyšiel

Nie každý vie už na základnej škole, kam povedú jeho kroky. Profesor Ondrejovič však mal jasno. Už ako žiak inklinoval k chémii, biológii a prírodným vedám. „Fascinovala ma živá príroda a možnosti, ako ju študovať a zároveň s ňou pracovať. Na druhom stupni základnej školy som objavil biotechnológie, ktoré prepájajú chémiu, biológiu a fyziku,“ spomína.

Biotechnológie sú interdisciplinárnym odborom, čo ich robí jedinečnými. „Nechcel som sa obmedzovať len na jednu oblasť. Interdisciplinarita biotechnológií mi umožnila nájsť praktické riešenia pre problémy, ktoré presahujú jednotlivé vedné disciplíny.“ Táto perspektíva sa stala jeho sprievodcom, či už šlo o klasické biotechnológie, ako výroba piva a syra, alebo o moderné genetické modifikácie. Výskum ukázal, že biotechnológie nie sú len „vedou budúcnosti“, ale aj každodennou súčasťou života. „Ľudia ani netušia, koľko produktov okolo nás vzniká vďaka biotechnológiám,“ vysvetľuje.

Viac o práci profesora Ondrejoviča si môžete pozrieť na Instagrame.
 

Medzi tradíciou a pokrokom

Rozdelenie biotechnológií na staroveké, klasické a moderné naznačuje ich vývojový oblúk. „Staroveké biotechnológie boli v rukách úzkej skupiny ľudí, dnes by sme ich mohli označiť za šamanov alebo čarodejníkov, ktorí poznatky z tejto oblasti strážili a pripisovali nadpozemským silám. Postupom času sa však tieto poznatky dostali do rúk obyčajných ľudí, a tým vznikli klasické biotechnológie, zušľachťované prácou remeselníkov až do súčasnej podoby. Moderné biotechnológie nám dovoľujú ísť ešte ďalej a prekonávať hranice klasických biotechnológií aplikáciou poznatkov z molekulárnej biológie a chémie,“ vysvetľuje.

Táto kontrola nad základnými biologickými procesmi otvára novú kapitolu využiteľnosti živých organizmov pre technologické účely. „Geneticky modifikované organizmy (GMO) zostávajú stále citlivou témou. Verejnosť často nerozumie rozdielom medzi GMO pripravenými mutáciami a cielenými genetickými úpravami pomocou rekombinantných DNA technológií. Každý z týchto prístupov má svoje riziká aj výhody, ale je veľmi nešťastné ich spájať pod jeden pojem,“ hovorí profesor.

Ako príklad uvádza Bt-kukuricu. „Táto plodina obsahuje gén pochádzajúci z baktérie Bacillus thuringiensis, ktorý produkuje toxín schopný hubiť škodlivý hmyz, no pre človeka je úplne neškodný. Vďaka tejto novo-nadobudnutej vlastnosti sa nemusí daná kukurica postrekovať pesticídmi, čo je ekologicky aj ekonomicky výhodné.“

Od dreva k zeleným technológiám

Profesor Ondrejovič sa zaoberá vo svojej experimentálnej práci lakázami. „Naše výskumy v oblasti lakáz sa začali v roku 2012,“ hovorí o enzýmoch, ktoré dokážu oxidovať široké spektrum látok. „Lakázy sú jedinečné svojou schopnosťou pracovať v prítomnosti kyslíka, čo z nich robí jednoduchší nástroj na použitie v technologických procesoch prebiehajúcich v priemysle, ale aj v životnom prostredí, v porovnaní s inými enzýmami s podobnou špecificitou, ktoré vyžadujú pre svoju katalýzu ďalšie nevyhnutné zložky a ich citlivé dávkovanie.“

Ich aplikácie sú mnohostranné. „Na začiatku nás zaujala ich schopnosť rozkladať lignín, ktorý je súčasťou drevnej biomasy. Odstránením lignínu z dreva či iných lignocelulózových materiálov je možné zvyšnú časť rastlinnej biomasy použiť na fermentačnú produkciu napríklad aj biopalív,“ vysvetľuje.

Výskum však nejde len jedným smerom. „V súčasnej dobe študujeme lakázy pre uplatnenie aj v oblasti rozkladu xenobiotík v životnom prostredí, avšak je možné ich využiť aj pri konštrukcii nových biosenzorov a dokonca palivových článkov. V palivových článkoch sú alternatívou ku klasickým chemickým katalyzátorom, ktoré sú v porovnaní s našimi enzýmami oveľa drahšie a po uplynutí doby upotrebenia je potrebné ich zlikvidovať v špecializovaných zariadeniach.“

Druhý život odpadu

Jednou z najväčších výziev súčasnosti je náhrada tradičných plastov vyrábaných z ropy environmentálne prijateľnejšími alternatívami. Tu prichádzajú na scénu polyhydroxyalkanoáty (PHA), bioplasty, ktoré sú biodegradovateľné a biokompatibilné. Výroba bioplastov však nie je jednoduchá. „Problémom je cena. Tradičný polypropylén stojí asi 2 eurá za kilogram, zatiaľ čo 1 kilogram PHA je možné súčasnými postupmi vyrobiť až za 8 – 10 eur. Jednou z možností pre zníženie nákladov na výrobu je využiť odpady vznikajúce v rôznych oblastiach priemyselnej činnosti ako surovinu,“ vysvetľuje.

„Jedným z našich cieľov je overiť možnosť využitia odpadových surovín vznikajúcich v našej oblasti ako základnú surovinu pre výrobu tohto polyméru, napríklad glycerol, srvátku či lignocelulózu, “ pokračuje vo vysvetľovaní.

Ďalšou možnosťou pre zníženie ceny výroby je náhrada v súčasnosti využívaného spôsobu izolácie bioplastov z produkčných buniek mikroorganizmov. „Tradičné metódy využívajú pre prostredie nebezpečné chemikálie, no my sa sústredíme na biologickú cestu získavania tohto polyméru. Na rozdiel od klasickej technológie, ktorá je založená na extrakcii polyméru z buniek, my sa snažíme pomocou enzýmov odstrániť bunkovú biomasu, a tým očistiť bioplast environmentálne a ekonomicky prijateľnejším spôsobom.“

Antivirotiká pre budúcnosť

Pandémia COVID-19 priniesla nové výskumné výzvy. „Ešte pred pandémiou sme sa venovali na našom pracovisku vývoju inhibítorov enzýmov vírusu chrípky, ktoré by sa mohli stať novými liečivami účinnými voči chrípke. Na základe týchto skúseností sme boli schopní veľmi rýchlo pripraviť koncept výskumu pre vývoj nových inhibítorov proteínáz, ktoré sú základným cieľom pre vývoj nových antivirotík účinných voči vírusu SARS-CoV-2,“ hovorí o projekte, ktorý si kladie za cieľ vývoj lacnejších a efektívnejších metód na testovanie inhibítorov. Výskum sa zameriava na inhibíciu enzýmov, ktoré hrajú kľúčovú úlohu v životnom cykle vírusu. „Naším cieľom v projekte je testovať inhibičnú účinnosť novopripravených zlúčenín voči enzýmom vírusu SARS-CoV-2. Účinné zlúčeniny by sa mohli v budúcnosti stať novými liečivami účinnými pre boj s týmto vírusom.“

Čo čaká biotechnológie?

Čo čaká biotechnológie v budúcnosti? „Biologický odpad predstavuje obrovský potenciál využiteľný pomocou biotechnológií. Rozvojom konceptu biorafinérií by bolo možné túto druhotnú surovinu využiť pre produkciu bioplastov alebo vybraných enzýmov priamo v prevádzkach, v ktorých vzniká, čím by sa na jednej strane odpad spracoval a na druhej strane by z neho vznikol komerčne využiteľný produkt,“ uzatvára. Vedec verí, že biotechnológie budú zohrávať čoraz dôležitejšiu úlohu v riešení globálnych problémov. „Sme len na začiatku cesty. Verím, že naše výsledky prispejú k udržateľnejšej a zdravšej budúcnosti.“

O práci vedca a pedagóga

Veľkú časť svojej práce venuje profesor študentom, ktorých považuje za kľúčovú súčasť vedeckého procesu. „Študenti sú výborní partneri vo výskume, pretože prinášajú čerstvú perspektívu a často sa pustia do tém, ktoré nemusia byť súčasťou aktuálnych trendov vo výskume,“ hovorí.

Zapojiť študentov do výskumu je však viac než len otázka vzdelávania. „Na našom pracovisku sme si vybudovali laboratóriá, kde študenti môžu vykonávať experimenty pre svoje bakalárske a diplomové práce. Je dôležité, aby mali možnosť učiť sa priamo pri práci a spoznávať predmet ich skúmania vlastnými rukami.“

Ako vedec zdôrazňuje, úspešná vedecká kariéra si vyžaduje vytrvalosť, systematickú prácu a kritické myslenie, čo sú vlastnosti, ktoré sa snaží vštepovať aj svojim študentom. „Nejde o to, aby experiment vyšiel na prvýkrát. Dôležité je pochopiť, prečo nevyšiel, a to človeka posúvať ďalej.“

Profesor Miroslav Ondrejovič sa vo svojej práci venuje naplno mnohým dôležitým témam. Čo je potrebné na to, aby bol človek úspešným vedcom? „Vytrvalosť je kľúčová. Mnohé experimenty často nevychádzajú na prvýkrát, aj keď sa dôsledne držíte článku z renomovaného časopisu. Dôležité je systematicky analyzovať výsledky a mať kritický postoj nielen k prácam iných autorov, ale aj k vlastnej práci,“ zdôrazňuje. Okrem toho je nevyhnutné byť otvorený interdisciplinárnej spolupráci. „Na riešenie veľkých výziev súčasnej doby je potrebná spolupráca medzi odborníkmi z rôznych vedných oblastí.“