Vítězné České hlavičky

Jihomoravská gymnázia a odborné školy výrazně přispívají k formování vědeckého potenciálu České republiky mimo jiné skrze soutěž Česká hlavička. Mezi oceněnými se prakticky vždy objevují práce spojující gymnázia a střední školy s univerzitními laboratořemi v Brně. Letos byli mezi sedmi laureáty tři studenti z brněnských škol, což mluví samo za sebe. Podívejme se na jich výkony blíže.

***

Cenu SANITAS s mottem „Život a zdraví člověka“ udělila Lékařská fakulta Masarykovy univerzity Leonardu Walletzkému z Gymnázia Matyáše Lercha za práci Studium retrotranspoziční hypotézy dysregulace exprese genů u poruch autistického spektra.

Představte si svou DNA jako sérii spínačů a receptů na proteiny, tedy na bílkoviny, základní stavební kameny buněk, tkání a orgánů. Bílkoviny jsou nezbytné pro růst a regeneraci svalů, kostí, kůže, vlasů a hrají klíčovou roli při tvorbě enzymů, hormonů a protilátek.

Spínače určují, které geny se zapnou či vypnou, a tím řídí, kolik těch či oněch proteinů se vytvoří. V DNA se nacházejí statisíce těchto spínačů, ale některé se mohou „rozbít“. Proteiny tvoří skoro všechno v našem těle, a pokud jich je příliš mnoho nebo naopak málo, může to způsobit zmatek, zvláště v mozku. Právě to se děje u některých pacientů s poruchou autistického spektra a může jít o jeden z hlavních mechanismů, který autismus spouští. Leonard Walletzký se zaměřil na konkrétní nefunkční spínače (retrotranspozony) a podařilo se mu popsat, které geny jsou jejich dysfunkcí zasaženy a jak by mohly přispívat ke vzniku autismu.

Ve svém výzkumu pokračuje pomocí složitějších genomických metod na Harvardově univerzitě.

Matěj Šicner z Cyrilometodějského gymnázia a SOŠ pedagogické získal cenu UNIVERSUM – „Člověk a exaktní vědy“, kterou udělila Matematicko‑fyzikální fakulta Univerzity Karlovy za práci Využití kvantových počítačů v simulacích vedení tepla v proudících kapalinách.

Kvantové počítače jsou stále populárnější. Zatímco se běžně zmiňují v souvislosti s kryptografií nebo zabezpečenou komunikací, tato práce se zaměřuje na jinou, neméně důležitou oblast — na simulace fyzikálních dějů.

Setkáváme se s nimi každodenně. Stojí například za předpověďmi počasí nebo návrhy statiky budov. Kvantové počítače by mohly tento proces významně urychlit a umožnit simulace s přesností, která je dnes obtížně dosažitelná. Tato práce se věnovala simulacím proudění kapalin a vedení tepla — oblastem, které se uplatňují třeba v meteorologii nebo energetice.

Druhým laureátem ceny UNIVERSUM – „Člověk a exaktní vědy“, udělené Matematicko‑fyzikální fakultou UK, je Pavel Hyánek z Gymnázia na třídě Kapitána Jaroše za práci Zobecnění Pascalova trojúhelníku do vyšších dimenzí.

Práce už v rámci Středoškolské odborné činnosti získala v celostátním kole druhé místo v oboru Matematika a statistika. Celý výzkum je založen na myšlence zobecňování známého Pascalova trojúhelníku méně obvyklými způsoby.

Autor přistoupil k tématu z čistě teoretického hlediska. Matematické objekty, s jejichž zobecněními pracuje, však hrají důležitou roli v kombinatorice a statistice.

* * *

2021 – Vojtěch Haluza (Gymnázium Brno-Řečkovice)
Téma: „Komplexy SOSS váží struktury nukleových kyselin vznikající při opravě dvouvláknových zlomů DNA“. Laureát v kategorii GENUS.
Partnerství: projekt s vazbami na CEITEC / Masarykovu univerzitu v Brně.
Na projektu pracoval jako středoškolák z Brna-Řečkovic; výzkum ve vazbě na brněnské výzkumné prostředí (CEITEC/MU).
Přínos: Poruchy oprav DNA stojí za řadou nádorových i dědičných onemocnění. Lepší poznání regulace oprav dvojvláknových zlomů je podkladem pro nové diagnostické markery i cílené terapie (např. využití syntetické letality).

2022 – Darja Klementová (Gymnázium P. Křížkovského, Brno-Komín)
Téma: „Příprava experimentálního systému pro analýzu kináz CK1α a CK1α-like in vitro a jeho využití pro určení substrátové specificity těchto kináz.“ Laureátka v kategorii SANITAS / Život a zdraví člověka. Pracovala na svém výzkumu od 16 let v laboratořích Masarykovy univerzity, zejména v týmu Vítězslava Bryji (Ústav experimentální biologie, Přírodovědecká fakulta) a Richarda Štefla (CEITEC) a pokračuje v něm při studiu tamtéž.

Přínos: Výsledky její práce mohou pomoci léčbě jednoho typu leukémie.

2023 – Tereza Šustrová (Gymnázium Brno, třída Kapitána Jaroše)
Téma: Přeprogramování luciferin-substrátové specifity u NanoLuc luciferázy. Ocenění v kategorii GENUS – Příroda kolem nás.

Partnerství: Loschmidtovy laboratoře na Přírodovědecké fakultě MU.
Přínos: rozvoj multiplexních bioluminiscenčních assay, citlivé diagnostické testy, rychlejší screeningy léčiv. (Bioluminiscenční assay je laboratorní, resp. průmyslová metoda, která využívá biologické světélkování ke zjišťování druhu a množství specifických látek ve vzorku, nejčastěji pro měření čistoty nebo životaschopnosti buněk.)

2023 – Sebastian Matoušek (Gymnázium Matyáše Lercha, Brno)
Téma: Dvounohý kráčející robot „Arnold“.
Partnerství: školní dílna + mentoring prostřednictvím SOČ. Oficiální akademické vazby nebyly zveřejněny, můžeme se dohadovat, že jde o VUT.

Přínos: Bipedální chůze je klíč k robotům pro inspekci, zásahy v obtížném terénu či asistivní zařízení. Know-how z podobných studentských konstrukcí se přelévá do průmyslu (servisní robotika, logistika) i do spin-offů navázaných na VUT/MU.

* * *

Jihomoravští středoškoláci, jak je vidět, nezůstávají u běžných témat, ale ještě před nástupem na vysokou školu pomáhají posouvat hranice poznání. Zapojení do akademického výzkumu od docela raného věku potvrzuje, že systematická podpora talentu, programy jako Bioskop / DNA Club nebo jiné spolupráce škol s univerzitami přinášejí pozdější efekty nejen ve formě ocenění, ale i reálného výzkumu s dopadem do praxe. U všech zmíněných projektů sehrála roli SOČ jako inkubátor – studentské práce se po zralé konzultaci posouvají do národních soutěží, kde se hodnotí vědecká originalita i aplikační potenciál.

Brno jako hostitel a magnet
Vyhlašování a publicita soutěže se v posledních letech často váže k Brnu (galavečery, natáčení ČT), což posiluje viditelnost talentů a přitahuje partnery z byznysu. Brněnská metropolitní oblast má v tomto směru vynikající trend a ze svých investic bude jistě v blízké i vzdálenější budoucnosti moci hodně těžit. Těšme se.

RNDr. Miroslav Sedláček