Vědu dělám, když nevím, co dělám. Příběh fyzičky Jany Kalbáčové Vejpravové

Jako druhá Češka v historii získala před čtyřmi lety prestižní grant Evropské výzkumné rady. Ve svém projektu TSuNAMI propojuje fyziku, chemii a biomedicínu. Její výzkum přispívá třeba k léčbě rakoviny. Ale aplikace do praxe ji moc nezajímá. Respektive právě ve chvíli, kdy už má objev praktické využití, ji zajímat přestává. Jana Kalbáčová Vejpravová, fyzička z Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy a držitelka Ceny Františka Běhounka za popularizaci vědy.

Read the story in the English version here.

„Rok 2017. Prázdná místnost ve sklepě, ale překrásná velká díra na magnet. A těžký proces hledání lidí. Prvních dvanáct měsíců hrůza! Pak se podařilo sehnat tři velmi dobré ‚kusy‘ k několika šikovným lidem z dřívějška. Nepálce, co přišel s celou rodinou z Ameriky, Inda, který byl předtím na prestižním Weizmann institutu v Izraeli, a Portugalce, který do mého týmu přešel ze Španělska. Postupně si všechno lidsky sedlo. Klasika. Nejdřív boj. Museli jsme to vzít od podlahy. Nebylo nic. Teď máme bomba laborku a dokonce i lidi z Cambridge nebo Singapuru obdivují, co jsme za poměrně krátkou dobu vybudovali.“

Tak Jana Kalbáčová Vejpravová ve zkratce líčí, co se seběhlo za tři roky od našeho posledního rozhovoru. Tehdy byl podzim 2017, měla čerstvý ERC grant, velké nápady a chuť pustit se do práce. Jinak nic.

Krátce předtím opustila dosavadní pozici na Fyzikálním ústavu a vrátila se na svůj „rodný“ matfyz, s sebou půl druhého milionu eur a projekt TSuNAMI, který měl propojovat fyziku, chemii a biomedicínu. TSuNAMI je akronym složitého korektního názvu: Trans-spinové nanoarchitektury: od zrození k funkcionalitě v magnetických polích.

Cihličky, domečky, vesnička... 

V médiích byla tehdy nucena několikrát opakovat „dětskou“ vysvětlovací verzi svého hlavního projektu. O chytrých magnetických cihličkách, ze kterých lze pomocí magnetů šikovně postavit domeček, na atomárně tenkém pozemku. Domeček lze odemykat, vytopit či uklidit magnetickým polem nebo světlem. A pak by se dala postavit i vesnička... Jenže takový styl podávání vědy jí nesedí.

A na otázky K čemu to bude lidstvu? odpovídá: „Asi na prd, ale strašně nás to baví!“ Za tento bonmot, který byl perlou našeho tehdejšího rozhovoru pro časopis Téma (budu z něj na některých místech v tomto profilu citovat), to schytala od kolegů i nadřízených. Ale stejně si za ním stojí. Nepotřebuje prý před sebou vidět praktické aplikace, dokonce ji tolik nezajímají ani ty, které už fungují (a pár takových už díky jejímu výzkumu existuje a dostaneme se k nim). 

Vzrušují ji nezodpovězené otázky, hádanky, výzvy. „Vědu dělám, když nevím, co dělám. Když vím, co dělám, tak to není věda. Nezajímá mě to, nebaví a dělat to nechci.“

Velmi mi rezonuje citát skvělého francouzského matematika Henriho Poincarého. „Věda má úžasné aplikace, ale věda, která bude mít na mysli pouze aplikace, už nebude věda, bude to jen kuchařina.“

Dříve se aktivně účastnila dní otevřených dveří, seminářů pro studenty nebo i středoškolské pedagogy. „Párkrát jsme přijali do skupiny na stáž pár středoškoláků a pak jsem se dozvěděla, že je to velmi motivovalo pokračovat ve studiu na vysoké.“ V posledních letech spíš sází na seriózní propagaci vědy v klíčových kruzích, jak říká: „Tam, kde se skutečně rozhoduje o financování vědy, u nás i v EU.“ Na druhou stranu však ví, jak důležitá je popularizace vědy. Ostatně loni získala cenu Františka Běhounka, kterou uděluje ministerstvo školství za propagaci a šíření dobrého jména české vědy v evropském výzkumném prostoru.

Před třemi lety jsme si u kafe slíbily, že spolu půjdeme na pivo. Jana je totiž pivní fajnšmekr. Ale podařilo se nám to až při této příležitosti. A tak sedíme v hospodě malého pivovaru v Libni, je pátek večer a venku je bouřka. Jana má výrazný hlas a energický projev – a vzdálený hrom za jejími slovy občas udělá vykřičník. 

Zazipovat, dopravit na místo a rozbalit

Před zahájením projektu TSuNAMI pracovala Jana Kalbáčová Vejpravová a její tým především s magnetickými nekovovými částicemi. Navazovala na svůj dřívější výzkum, který došel až do oněch zmíněných praktických aplikací. 

Před třemi lety měla tyto plány: „Posunout dál práci s magnetickými nanočásticemi pro různé další využití a odstranit některé problémy, například shlukování částic uvnitř organismu (při experimentech, které předcházejí praktickému využití v biomedicíně, třeba v myši nebo v praseti) i bez vlivu magnetického pole, které pak způsobuje zablokování cév a podobně.“

Částice musí být malé, jenže pak zas tak efektivně nehřejí, což je jejich hlavní úloha. Tehdy se tedy chystala se svým týmem vymyslet metodu, jak z nich vytvořit složitější struktury, které hřejí, a jak je na cestu zabalit. „Chceme je přivézt, kam potřebujeme, pak zapneme magnetické pole, ony se rozbalí – díky tvarové paměti – do původního tvaru a už to jede,“ vysvětluje.

Vyvinuli úplně nový koncept. V magnetickém poli mohou i selektivně propojovat magnetické částice a molekuly, vznikají složitější struktury o vhodném tvaru. „Představte si, že máte miniaturní magnety rozptýlené v kapalině. A když zapneme vnější magnetické pole, srovnají se do vhodného tvaru a pak je navzájem propojíme chemickou vazbou. A když pole vypneme, tak se celá struktura sbalí a hotovo. Jako skládací deštník. Pak se může bez problémů dostat na místo určení a opět rozbalit pomocí magnetického pole.“ 

Vzhůru k buněčné sebevraždě

Stejně se na chvíli vrátíme k praktickému využití. Nejlépe představitelný je výzkum rakoviny, přesněji řečeno vývoj fyzikálních a kombinovaných metod pro terapii. Základní myšlenka je jednoduchá: „Pokud vhodný materiál vložíte do vysokofrekvenčního magnetického pole, produkuje díky určitým fyzikálním principům teplo, které může okolí zahřát na několik desítek stupňů Celsia.“

V takovém vedru páchají některé typy rakovinných buněk sebevraždu. „Kompetentní kolegové pak využívají takové částice přímo v těle nemocného.“ 

Vpraví je do těla pacienta, pomocí vysokofrekvenčního pole aktivují – a magnet začne zahřívat své okolí. Na částici se úspěšně daří navázat i vhodné antigeny, markery nebo chemoterapeutika, dokonce i chytrou termoresponzivní chemickou vazbou, která se při dosažení klíčové teploty přeruší a příslušná molekula je uvolněna přímo v místě určení.

Před třemi lety Jana mluvila o dvou firmách – partnerech v projektu, které začínaly s experimentální fází testů této metody, tehdy nesměla víc prozradit. „Většina dalšího výzkumu je stejně na poli medicíny, to je mimo moji kompetenci a věnují se tomu partneři s biomedicínským zaměřením. Mě to nikdy nepřitahovalo. Je mi špatně z těch imunologických videí, kde se požírají buňky… Nebo když vidím fotky myší a prasat s nádory, je mi těch zvířátek líto, to skoro zvracím. Pardon.“

Dnes už se několik „hypertermických“ nosičů v terapii používá. „Dál to ale příliš nesleduju, přiznám se. Je mi to fakt jedno, možná to zní ujetě, ale pro mě je výzva něco intelektuálně vyřešit v oboru, kde jsem kompetentní, a ne fušovat jiným oborům do řemesla, jak to často okolo sebe vidím. A právě teď jsem nadšená z naší nové hračky, z našeho úžasného spektrometru, díky němu vidíme nové efekty, které se prozatím nepodařilo prokázat. Asi jsem trošku divná,“ směje se.

Poslední výzva je odhalit, co se skutečně děje při hypertermickém ohřevu. Dosud není jednoznačně prokázáno, že pouhé zvýšení teploty způsobuje buněčnou smrt. „Hypotézy jsou různé, třeba že se uvolňují železité ionty z nanočástic. Proto jsme ve spolupráci s jednou španělskou firmou rozšířili náš spektrometr o unikátní celu, kde můžeme aplikovat vysokofrekvenční magnetické pole a podívat se na vyvolané změny na úrovni chemických vazeb, dokonce měřit teplotu dotčených molekul. Ale to už jsme zase moc blízko k aplikaci...“

Placatý krystal

Co je pro ni teď tedy tou čistě intelektuální výzvou? „Výzkum 2D materiálů. S těmi jsme teď naskočili na tu tsunami, kterou máme v názvu projektu, tak by bylo dobré se chvíli vézt.“ O co jde? „Středobodem našeho zkoumání je teď placatý krystal.“ 

Placatý krystal? „Jasně, nejznámější je grafen, kterým se zabýval hlavně manžel (fyzikální chemik Martin Kalbáč, pozn. red.). Taky jsem se do toho ponořila. Je tam krásná fyzika, například když placatý atomárně tenký krystal interaguje s cirkulárně polarizovaným světlem, s jinými takovými krystaly nebo molekulami,“ rozplývá se a já přiznávám, že jí nerozumím. „Jednoduše, tyhle 2D krystaly by mohly najít uplatnění v nanoelektronice nebo alternativních konceptech kvantových počítačů založených na takzvaném pseudospinu,“ dodává. 

„A když konečně máme ten náš báječný stroj, můžeme se na to všechno pořádně podívat. Můžeme je narůst, můžeme z nich skládat různé tvary, takové origami. Strašně mě baví ta materiálová část i navazující fundamentální echt fyzika! Co s tím jde všechno udělat, jak, co to umí, co to dává,“ vypočítává nadšeně. 

Ten báječný stroj je už zmíněný magneto-Ramanský spektrometr. „Má parametry, které jiné stroje nemají, dá se měřit s různou polarizací světla, v magnetickém poli při různých teplotách. Nadesignovali jsme speciální filtry, vytunili jsme optiku, takže nyní můžeme sledovat, co se v materiálu děje i s časovým rozlišením. A pak všichni začali nadšeně pracovat! Už tři měsíce měříme ve dne v noci.“ 

A vidí už i efekty, jak si je před třemi lety namyslela. „Konečně! Z těch výsledků mám osobní radost, chtěla jsem tohle všechno vidět už před několika lety, ale někteří členové týmu nevěřili, že tohle je cesta, a raději se věnovali jiným problémům. A právě tahle fyzika je teď číslo jedna v našem oboru, už si to nechci nechat ujít.“

A oproti schůzce před třemi lety dnes opravdu září. „Můžeme opravdu dělat, co téměř nikdo jiný. V rámci širší skupiny Nanocarbon s mým mužem a ještě s Otou Frankem z Ústavu fyzikální chemie to výborně funguje, je to takový triplet, bez nich bych nedokázala ani polovinu toho, co nyní. I lidsky se naše skupina pročistila za poslední měsíce, syndrom přezrálého postdoka, který ví přece sám všechno nejlíp, je prostě povinné stadium každého budoucího šéfa, ale i vědeckého loosera či zběha, záleží, jak se to pak zvrtne.“

Potřebuju mít věci pod kontrolou

Kudy vedla její cesta k fyzice a vědě? V rodině vědce nemá, jen bratranec je astrofyzik. Už jako holku ji bavila chemie, fyzika a technické předměty. „Měla jsem v sobě nějaký imperativ najít si obor, který bude představovat ‚jistotu‘ práce, což v těchhle oborech víceméně je. Zamířila jsem na chemii na přírodovědeckou fakultu, přišla mi praktická a bavila mě. Kromě farmacie tedy. Jenže se brzo ukázalo, že chemie není pro mě. V chemii mě frustrovaly empirické zkratky, někdy až iracionální. I když biologie je mnohem horší, jedna velká nejistota, samá nepravidelnost a paradox a výjimka.“ Říká, že potřebuje mít věci pod kontrolou, všechno si spočítat. 

Ještě jako studentka anorganické chemie ale zamířila na praktika z fyziky na matfyz k docentu Pavlu Svobodovi, který ji vzal na experiment do berlínského Hahn-Meitner Institutu. A tam, v Ocelovém městě, se, jak říká, zamilovala. 

„Obrovské přístroje, teploty na dosah absolutní nuly, velká magnetická pole, adrenalin! Opravdu nádhera. Neuvěřitelně dokonalý systém,“ líčila mi už v našem prvním rozhovoru. „Vědecké reaktory jsou obrovské, musí stát uprostřed gigantické haly, velké jako nádraží velkého města. A neutrony, které my vědci rádi používáme pro zkoumání vzorečků, představují obrovské množství energie, veškerá instrumentace musí být veliká. A pro mě to bylo jako zjevení. Do té doby jsem dělala v laboratoři, kde se rozptyluje rentgenové záření, tam jsou přístroje maximálně veliké jako klavír, už i to mi přišlo hodně. A najednou jsem byla v místě, kde je všechno obří, kde musíte na zařízení šplhat po žebříku, kde se používají jeřáby. Dodnes mě takové prostory fascinují. Třeba když děláme nějaké experimenty v kryogenice.“ 

Diplomku a následné doktorské studium už dělala na matfyzu. Sbohem, chemie. 

Zpátky domů

Ze zdravotních a rodinných důvodů nepatří Jana Kalbáčová Vejpravová zrovna k vědeckým světoběžníkům, ale párkrát se jí podařilo vyjet ven. Například v roce 2010 na Hasselt University v Belgii a pak do National Institute for Materials Science v Tsukubě v Japonsku. 

„Dostala jsem nabídku na postdok, ale jednak přišla zpráva, že jsme získali evropský projekt MULTIFUN, a pak babička těžce onemocněla a museli jsme to akutně řešit. Takže jsem se v prosinci sbalila a dorazila do Prahy, podepsala smlouvu na Fyzikálním ústavu. Tehdy mi velmi pomohli dva kolegové z fyzikálu, přišla jsem s projekty a studenty. A než jsem se rozhoupala, co dál, tsunami spláchlo Fukušimu a návrat do Japonska v nejbližším roce dvou byl nereálný.“

Do roku 2016 byla vedoucí oddělení ve Fyzikálním ústavu AV ČR, následná reorganizace se dotkla i jejího oddělení, lidé odcházeli nebo se báli nastoupit.

Jana získala ERC grant, ale neměla jisté zázemí, které potřebovala kvůli grantové dohodě s centrem v Bruselu. Musela si narychlo najít jinou instituci. 

„Zachránili mě tam, odkud jsem před lety zběhla. Vrátila jsem se domů. Na matfyz,“ vyprávěla před třemi roky. „Vím o sobě, že jsem konfliktní, ale když jde o projekt a práci, tak nesympatie prostě skousnu a funguju a spolupracuju. Třeba s bývalým šéfem na matfyzu jsme se nerozcházeli úplně v dobrém, ale asi měsíc poté jsme si všechno vyříkali a dneska zase vycházíme skvěle.“

Dnes to vidí ještě jinak. „Teď se vlastně trochu kaju. Tehdy mi bylo skoro třicet, šéf mi už trochu pil krev, měla jsem pocit, že všechno umím udělat líp, že je nemožný, že se nestará, že se o nás vůbec nezajímá. Zase ten typický syndrom přezrálého postdoka. A šla jsem pryč. Dneska už dobře vím, co všechno pro nás dělal. Kryl záda, zařizoval prachy, proděkanoval. Splaskla jsem. Zpětně jsem docenila, jaký byl, až když jsem měla zodpovědnost za lidi a projekty. A ta zkušenost mi taky pomohla v práci s mým týmem. Teď je to dobré, zdá se. Mám pocit, že do práce chodí rádi a že je to baví.“

Gender pro mě není téma

Před pár lety se jí v týmu sešlo hned několik žen, nyní převládají muži. Obecně ale fyzika v Česku ženami zrovna neoplývá. „Abych pravdu řekla, mně to bylo vždycky spíš fuk. Pro mě žádné téma. Mám pocit, že se sama líp domluvím s chlapy, ale měla jsem i šikovné kolegyně,“ říká, ale dává ostentativně najevo, že genderové debaty ji nebaví.

Ptám se alespoň, jestli si myslí, že by ženy, které matika nebo fyzika baví, měly být podporovány, protože ze zkušenosti z rozhovorů s jinými fyzičkami i matematičkami vím, že některé z nich byly od takových oborů spíš odrazovány. 

„Jo, podpora je určitě správná věc, taky jsem si tím prošla a nebylo to lehké. Ale někdy mám pocit, že si některé ženy ve své frustraci trochu rochní, že kdyby se do toho místo ventilování frustrace obuly, udělaly by líp. Na mnoha fakultách nebo ústavech to funguje, asi dost záleží na šéfech. Mě se ale nikdo na nic neptal... Byla jsem vedoucí oddělení, nemohla jsem fňukat, musela jsem to zvládnout. Vidím to z obou stran. Některé ženy, co si stěžují, jsou spíš tak trochu líné. Mám kolegyně, co děti mají, nejsou v práci furt, ok, ale dokázaly si to zorganizovat a jsou v pohodě.“

Sama si to zorganizovat vždycky dovedla. Nic jiného jí nezbylo, aby udržela projekty, aby její lidé dostávali mzdu, instituce svoje režie a aby tým nadále produkoval výsledky.

„Vaše reprodukce většinu grantovek a zaměstnavatelů nezajímá. Vybrala jsem úspory, během mateřské mi nešla mzda, jen mateřská, ale stejně jsem chodila do práce a na první dva tři roky jsem sehnala úžasné hlídací tety – Vlastu, Dvořku a Marušku, postupně zapojila i školku, jen za ten první půlrok jsem do toho vrazila za chůvy 240 tisíc. Velmi brzy se angažoval i můj tatínek s maceškou a rodiče manžela. Ohromná pomoc. Na služební cesty jezdila první rok naše malá Verunka s námi i některou tetou nebo prarodiči. Můj táta dodnes, když nemá službu, vnučku vyzvedává a vrátí ji po sedmé večer nakrmenou, teď i s hotovými domácími úkoly. Neskutečná podpora, jsem za to vděčná a měli by být i moji podřízení.“ 

Ve hře byla i Cambridge

A co dál? Za necelé dva roky vyprší čerpání grantů. Jana Kalbáčová Vejpravová přiznává, že žije v nejistotě. Energii žádat o pokračovací ERC grant prý bude sbírat těžko, nevylučuje, že to zkusí, ale rozhodnutá není. Bez něj ale peníze na velký tým nejspíš nebudou. Asi ji čeká jednání s vedením fakulty o budoucnosti skupiny. Na matfyzu je přitom moc ráda, oceňuje skvělé vztahy a výbornou úroveň výuky a výzkumu.

A kde se sama vidí v případě, že by peníze na pokračování ambiciózního projektu nezískala? Celkem ji zajímá i akademická politika. „Jsem předsedou oborové rady jednoho doktorského programu, to mě hodně baví, ráda bych přitáhla více kvalitních zahraničních studentů. Není to sice přímo věda, ale člověk má šanci udělat něco pro komunitu. Stejně tak mi přijde dobré a užitečné být v akademickém senátu, jsem přímo v ekonomické komisi, efektivita financování mě vždycky zajímala,“ usmívá se.

„Dělám celkem často i pro Evropskou komisi, těší mě to, jde o hodně zajímavou práci. Možná se hecnu a to ERC podám, ale nechce se mi. Blbé je, že na tohle nikdo nemyslí. Rozjedete si skupinu, máte krásné výsledky, a pak... nic. Poslední zhasne. Tedy nemusí, už není na elektřinu. Přitom lidi, kteří nemají ambiciózní projekty a jen ohřívají židle, si můžou v bezpečí a zajištění sedět třeba celý život.“

Zvažuje i práci v zahraničí. „Ve hře byla před časem Cambridge, atraktivní destinace, ale pak mi došlo, že bych jen utíkala před některými nepříjemnými věcmi v našem prostředí – administrativní zátěží, nejistou budoucností týmu, podporou průměrnosti a ‚starých struktur‘. A zažila jsem dokonce i protežování neetického jednání… Zůstat v zahraničí natrvalo jsem rozhodně nechtěla a nechci, bylo by to jen dočasné řešení. Ale řekla jsem si, že nebudu furt utíkat. A pak zase ta rodina… ještě malá dcera, máma alzheimer...“

Nicméně volné pozice si nezávazně skenuje, rodinná konstelace se totiž mění. „Každoročně otvírají profesorská místa na Institut for Science and Technologies (IST) nedaleko Vídně. Uvidíme. Rakousko jediné mi schválil i manžel. Podmínky dobré, hlavně proto, že úspěšný kandidát získá solidní start-up peníze a neřeší dilema smáznutí skupiny, pokud vypadne na rok dva financování. Nástupní plat postdoka je bez problému tři tisíce eur, chápou, jak důležité je dobré ohodnocení. Pak se na mě u nás někteří lidi ošklivě koukají, když dávám postdokům minimálně padesát tisíc měsíčně. Dobří lidi ze světa mi sem nepůjdou za pět korun nebo pro mý krásný oči!“

Projekt na doživotí

Svého muže, fyzikálního chemika Martina Kalbáče potkala, když ještě jako doktorand dozoroval skupinu prváků (jejíž součástí byla i Jana tehdy Vejpravová) při laboratorním praktiku.

„Půjčil nám epesní nádobíčko na zkapalnění chlóru. Nešlo nám to, venku bylo přes třicet stupňů. Banička praskla, chlór všude fičel a on běsnil.“

Exploze lásky z toho tehdy ještě nebyla. To až po letech, když se potkali v Drbážďanech, kde byl na stáži a ona kvůli experimentu. „Tehdy mi ukázal, jak měří uhlíkové nanotrubičky, a napadlo nás, že bychom mohli dělat nějaký společný projekt.“ 

A jestli neumřeli, dělají na společném projektu dodnes... „Jo, minimálně jeden projekt máme na doživotí,“ směje se matka sedmileté Verunky, která šla v září poprvé do školy. Martin je prý jediný člověk na světě, se kterým vydrží v práci i doma. „Kterému nemusím všecko stokrát vysvětlovat, rozumíme si absolutně. To je docela vzácné. Nelezeme si na nervy. On je přemýšlivý introvert, já jsem rychlá a akční. Rozbalím na něj nápad, on mi to oseká.“

Krom společného živého (až hyperaktivního) projektu i několika projektů pracovních sdílí zálibu v pivu (doma mají dokonce v kuchyni pípu a naráží si soudky, absolvovali i senzorický seminář v Ústavu pivovarském a sladařském), v muzice a taky v lezení po horách – obzvlášť ferraty si oblíbili a možná díky tomu by schválil otec rodiny její potenciální přesun do Rakouska.

Jana je navíc velmi muzikální. Od mala hrála na flétnu, fagot, na kytaru, na bicí a na... dudy. „K tomu mě přivedl tatínek, od něj jsem dostala mimochodem ke kulatinám ukulele, tak se po večerech snažím. On si po revoluci dokonce přivydělával hraním na Karlově mostě. Takže až nebude na platy a na helium, tak si tam odskočím. Akorát kvůli covidu teď není mnoho posluchačů… tak asi skočím rovnou dolů.“ Drsný humor. Už je taková. 

Autorka je redaktorka Deníku N.

Vlajka Evropské unie

Tento projekt je financován z prostředků programu EU pro výzkum a inovace Horizont 2020 na základě grantové dohody č. 955326.