Pana nazwisko pojawia się w mediach bardzo często w kontekście pandemii koronawirusa, której obecnie doświadczamy. A ja chciałabym najpierw zapytać, czym Pan Profesor zajmuje się, kiedy nie trzeba ratować świata przed wirusami?

Od 20 lat pracuję nad proteazami. Zajmowałem się nimi już podczas doktoratu, w aspekcie czysto syntetycznym – syntezowałem związki inhibitujące ich działanie. Kiedy skończyłem doktorat, wciąż byłem tak zainteresowany proteazami, że zdecydowałem się już przy nich zostać. Udało mi się dostać na staż podoktroski do jednej z najlepszych grup na świecie zajmujących się proteazami, czyli laboratorium prof. Guy'a Salvesena w San Diego, w USA. Wyjechałem najpierw na trzy lata, a potem zostałem jeszcze rok. Do tej pory do San Diego wracam trzy, cztery razy do roku. Jeśli chodzi o proteazy, zajmuję się ich różnymi klasami. To, co robimy razem z moim wrocławskim zespołem, to chemia biologiczna. Poznajemy enzym od początku do samego końca. Kiedy dostajemy nową, ciekawą proteazę, po prostu ją rozpracowujemy. Badamy jej selektywność, specyficzność, aktywność. Tworzymy do tego narzędzia chemiczne, czyli substraty, inhibitory, Activity-Based Probes. Nasze badania orientują się wokół chorób cywilizacyjnych, ale pracujemy też nad takimi proteazami wirusowymi, które w danym momencie są gorące. Teraz badamy dwie proteazy z obecnego koronawirusa, natomiast celami medycznymi może być jeszcze wiele innych proteaz. Mój zespół współpracuje z uczelniami akademickimi, firmami biotechnologicznymi i farmaceutycznymi.

Porzućmy na chwilę proteazy. Co sprawiło, że zdecydował się Pan na pracę naukowca?

Muszę przyznać, że nigdy nie planowałem, że zostanę naukowcem.

Wyobrażam sobie Pana jako młodego człowieka, który zaczynał od zabaw zestawem małego chemika...

Byłem raczej zwykłym dzieckiem. Natomiast muszę przyznać, że bardzo lubiłem chemię i biologię. Uwielbiałem czytać „Biologię” Ville’go. Później „Ziemię, rośliny, zwierzęta” Larousse’a. Najpierw myślałem, że zostanę oceanografem i poszedłem na chemię środowiska na Uniwersytet Wrocławski. Do dzisiaj oceanografia, a przede wszystkim ichtiofauna to moja wielka pasja. Kiedy pisałem pracę magisterską, a to była praca typowo chemiczna, mój ówczesny dziekan, prof. dr hab. Józef Ziółkowski (byłem już wtedy po dwóch stażach zagranicznych), powiedział, żebym skierował się do grupy badawczej zajmującej się zarówno chemią, jak i biologią. Jedyną taką grupą we Wrocławiu, a pasującą idealnie do moich zainteresowań, opiekował się prof. Paweł Kafarski. Można więc powiedzieć, że to los mnie skierował w tę stronę świata nauki. Zawsze interesowałem się enzymami. Fascynowały mnie jako katalizatory.

Jak to się w takim razie stało, że zajął się Pan wirusami?

Kiedy ukończyłem doktorat, potrafiłem zsyntetyzować związki, ale nie potrafiłem ich zbadać biologicznie. Właśnie dlatego pojechałem na staż podoktorski do miejsca, w którym nie robi się chemii, a jest to instytut typowo z pogranicza biologii i medycyny. Zostałem tam zaproszony do pracy nad czarną ospą. Dla Amerykanów był to wtedy duży kłopot. To był czas krótko po zamachu na World Trade Center. Pojawił się problem listów z wąglikiem. Rząd amerykański przeznaczył olbrzymie fundusze na badanie różnych chorób. Zacząłem wtedy badać proteazę czarnej ospy i SARS. W międzyczasie badałem też inne wirusowe proteazy. A potem wróciłem do kraju i zacząłem budować laboratorium. Jakieś pięć lat temu prof. Rolf Hilgenfeld, niemiecki biochemik, opublikował w „Science" pracę o strukturze krystalicznej proteazy wirusa Zika. Napisałem do niego maila, a on odpisał mi natychmiast. Zapowiedział się, że przyjedzie za kilka dni i przywiezie nam enzym z wirusa Zika. I rzeczywiście tak zrobił. W efekcie opublikowaliśmy razem bardzo ciekawą pracę o tym wirusie. Później Rolf przywiózł nam kilkanaście różnych proteaz wirusowych, m.in. poprzednie SARS. Wtedy jeszcze nikt SARS-em się nie interesował. Za to my przygotowaliśmy bibliotekę substratów, która okazała się hitem. Ledwie skończyliśmy nad nią pracować, zaczęła się obecna pandemia. Dzięki tej bibliotece jesteśmy w stanie przetestować kilkaset milionów kombinacji związków w ciągu kilku godzin.

Czy praca, którą wykonaliście wcześniej w związku z Ziką i SARS, wpłynęła na to, że tak szybko udało się opracować proteazy SARS-CoV-2?

Bardziej powiedziałbym, że wpływ miała na to technologia, którą dysponujemy. To technologia, której jestem autorem i ma ją tylko mój zespół. Jesteśmy gotowi zbadać i rozpracować każdą proteazę. Śmiało mogę więc powiedzieć, że mamy odpowiednią technologię i nie zawahamy się jej użyć. Te dwie proteazy koronawirusa są oczywiście bardzo ciekawe, bo są gorące. Natomiast my przeskanowaliśmy już grubo ponad 100 enzymów. Wiemy, jak to robić, jakich błędów nie popełniać, jak otrzymywać wiarygodne wyniki. Z drugiej strony zbudowaliśmy też już markę laboratorium, co sprawia, że nie mamy problemu ze współpracą z innymi zespołami. Nie pamiętam takiej sytuacji, żeby ktokolwiek odmówił nam przesłania enzymu. To raczej o współpracę z nami zabiegają grupy badawcze z całego świata.

To bardzo ciekawe, bo czasem wydaje się, ze w świecie nauki łatwiej o konkurencję niż współpracę. Może pandemia była tu jakimś elementem zwrotnym? Wspólne działanie przeciwko jednemu wrogowi...

Ja myślę, że w wyniku pandemii bardzo zmienił się model współpracy. Choć muszę przyznać, że sam ze współpracą nigdy nie miałem problemu. W USA pracowałem w tak interdyscyplinarnym środowisku, że z założenia samodzielna praca nie była w nim możliwa. Z wieloma osobami przygotowałem wspólne publikacje. Środowisko naukowców zajmujących się proteazami nie jest zbyt wielkie. Na konferencjach jesteśmy jak rodzina, wszyscy się znamy. Jeśli widzimy, że ktoś coś robi i my robimy to samo, łączymy razem siły, pomagamy sobie. Staramy się uniknąć niezdrowej konkurencji. Ponieważ w technologii, o której wspomniałem, jesteśmy monopolistą, jesteśmy wypozycjonowani na długie lata.

Jak więc zbadaliście proteazy SARS-CoV-2?

Na początku zbadaliśmy, czy Mpro jest tożsama w nowym i starym koronawirusie. Ukazał się w tym temacie preprint, który później dopracowaliśmy. Ostatecznym efektem jest praca w „Nature Chemical Biology”, którą opublikowano w październiku. Praca była w recenzji 10 dni. Wszystkie były bardzo pozytywne, ale recenzenci zażyczyli sobie wielu dodatkowych wyników. Jeden z nich to przetestowanie, czy inhibitory, które mamy, działają w rzeczywistości na koronawirusa. Pomógł nam prof. Johan Neyts, jeden z najlepszych wirusologów na świecie, który zgodził się zbadać nasze związki. Wyniki okazały się dla nas bardzo pomyślne. Praca, ze względu na swoją wartość w obecnej sytuacji, została opublikowana w ekspresowym tempie.

Czy można w tym przypadku mówić o przełomie? Dorobiliście klucze do jednego z najgorętszych dziś zamków.

Przełomowe było pierwsze porównanie tych enzymów, później zrobienie inhibitorów. W pracy opublikowanej w „Nature Chemical Biology” znajduje się cała charakterystyka tych enzymów. Nic więcej nie trzeba już robić, wystarczy to wykorzystać w badaniach na pacjencie. Pokazaliśmy też, że wiedzę, którą w niej zawarliśmy, można wykorzystywać do retargetowania leków. Zrobiliśmy substraty fluorogeniczne, które okazały się skuteczne. Te wyniki natychmiast skomercjalizowaliśmy z jedną z japońskich firm. Preprint opublikowaliśmy w sieci za darmo. Wcześniej opublikowaliśmy jeszcze jedną pracę w „Science Advances”. Ona dotyczyła drugiej proteazy z SARS-CoV-2 – PLpro. To nad jej poprzednikiem z SARS-CoV pracowałem już dużo wcześniej w USA. PLpro to dużo trudniejszy enzym do otrzymania i zbadania. Kilka grup zajmujących się proteazami próbowało, ale im się nie udało. Tutaj pomógł mi kolega z USA. Dostaliśmy tę proteazę przed Świętami Wielkanocnymi. Dokładnie w Wielki Piątek. Całe święta nad nią pracowaliśmy. Okazało się, że ona jest aktywna i rozpoznaje krótkie substraty, ale też „ogłupia” ścieżki sygnałowe w ludzkiej komórce, która nie jest w stanie się bronić przed wirusem. Przez wiele miesięcy jako pierwsi mieliśmy pierwsze struktury krystaliczne dla SARS-CoV-2 PLpro z małocząsteczkowymi związkami.

Kto jeszcze stoi za sukcesem rozpracowania tych dwóch proteaz SARS-CoV-2?

Z pewnością Wiola Rut, Kasia Groborz, Mikołaj Żmudziński. Wiola była liderem całych badań nad obiema proteazami i dlatego jest pierwszym autorem w obu publikacjach. Kasia zsyntezowała, już można teraz powiedzieć legendarną bibliotekę dla Mpro, a Miki prowadził badania nad inhibitorami i substratami dla obu proteaz. To doskonali naukowcy, całkowicie poświęceni swojej pracy. Naprawdę należą się im wielkie słowa uznania za włożony trud i determinację, ale także odwagę, bo pracowali kiedy wszyscy inni siedzieli w domach. Z kolei obrazowanie Mpro w próbkach pacjentów przeprowadzili prof. Wojciech Młynarski i Bartek Pawlik z Uniwersytetu Medycznego w Łodzi. W badaniach nad PLpro brali udział także naukowcy z USA: Shaun Olsen (Medical University of South Carolina/University of Texas Health Science Center at San Antonio), Tony Huang i Miklos Bekes (New York University School of Medicine) oraz Scott Snipas (Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute). To jest naprawdę wspaniały przykład międzynarodowej współpracy przeprowadzonej w błyskawicznym tempie.

Na długo zanim wybuchła obecna pandemia pracował Pan na proteazach poprzedniego SARS. Od lat znamy też MERS – te dwa wirusy należną do tej samej grupy, co obecny koronawirus. Mam wrażenie, że przespaliśmy czas, kiedy trzeba było nad tymi wirusami pracować.

Zdecydowanie tak. To są niestety lata zaniedbań rządów, ale też naukowców i biznesu. Nikt nie dostrzegał i nie brał na poważnie zagrożenia, jakim mogą być te wirusy. Przecież MERS wciąż występuje. Trzeba było już dawno podjąć sensowne działania na szeroką skalę, ale niestety świat zaprezentował postawę lekceważącą. Zachorowalność w przypadku poprzedniego SARS była na poziomie 8 tys. osób, zmarło około 800. Jednak z powodu małej liczby zgonów wydawało się, że nie jest to jakieś szczególne zagrożenie. Teraz okazuje się, że jednak było. Poprzedni SARS potraktowano jako coś bliżej nieokreślonego, co wystąpiło gdzieś daleko w Azji i nie zagraża reszcie świata. Nie należy także zapominać, że przy obecnie dalej występującym MERS, śmiertelność wynosi ok. 40%.

W konsekwencji borykamy się dziś z pandemią SARS-CoV-2 i szaleńczo szukamy ratunku w szczepionkach i lekach. Co jest bardziej obiecujące – szczepionka czy lek? A jeśli lek, to jaki?

My pracujemy nad lekiem i myślę, że lek będzie tutaj bardziej skuteczny, biorąc pod uwagę możliwości mutowania wirusa. W Polsce nie ma żadnej firmy, która byłaby w stanie stworzyć szczepionkę. Kilka dużych globalnych firm ma już na tym polu sukcesy, a ostatnie wyniki Moderny, Pfizera czy AstraZeneca pokazują, iż szczepionka już jest technologicznie gotowa, teraz tylko musi zostać zaakceptowana do użytku. Jednak jeśli wirus zmutuje lub będziemy mieli nowego koronawirusa, szczepionka nie będzie działać. Dlatego my skupiamy się bardziej na leku. I na proteazach. W przypadku leku myślę, że przybierze on postać – tak jak w przypadku HIV – koktajlu działającego na kilka celów molekularnych wirusa jednocześnie, a nie tylko jednej konkretnej substancji.

Czego koronawirus nauczył naukowców?

Z jednej strony tego, że można współpracować i szybko otrzymywać wyniki badań. Z drugiej strony pandemia sprawiła, że naukowcy pracują w bardzo dużym tempie i pod wielką presją. To z kolei sprzyja powstawaniu fake newsów. Zdarzały się już takie sytuacje, jak np. dotycząca famotydyny, która jest inhibitorem pompy protonowej. Po informacji z Chin, że może pomagać w leczeniu koronawirusa, w aptekach w USA famotydyna zniknęła całkowicie. Mówimy tu o zakupach leków wartych setki milionów dolarów. Udało nam się ją zdobyć i wyizolować z tabletek aktywną substancję. Po zbadaniu okazało się jednak, że w takiej postaci lek zupełnie nie działa na przewidziany cel molekularny, czyli proteazę PLpro. Przy okazji pandemii zmienił się też sposób uprawiania nauki. Spotykamy się dużo online, wykorzystujemy inne niż do tej pory zasoby. Tempo prowadzenia prac znacząco przyspieszyło.

Można uznać, że pandemia się naukowcom w pewnym sensie przysłużyła.

Przewrotnie powiem, iż niestety tak. Mogę powiedzieć, że dla mojego zespołu – paradoksalnie – to był bardzo dobry rok. Natomiast to nie przyszło samo. Liczba eksperymentów do wykonania w przypadku naszej pracy była gigantyczna. Bez technologii, którą mamy, rozpracowanie proteaz SARS-CoV-2 nie byłoby możliwe. Dlatego jestem zdania, że szczęście sprzyja przygotowanym.