Fascynacje naukowe

Prof. dr hab. inż. Karol Grela w rozmowie z Izabelą Blimel do książki pt. Pasje i marzenia liderów XXI wieku : Być może, wiele lat później, stojąc naprzeciw komitetu jakiejś ważnej nagrody naukowej lub artystycznej, moja Córka przypomni sobie to odległe popołudnie, kiedy ojciec zabrał ją z sobą do laboratorium, żeby pokazać jej (suchy) lód.

W przeciwieństwie do Niej, ja przeżyłem bardziej beztroskie dzieciństwo, nie będąc dzieckiem naukowców. Moja rodzina posiadała co prawda korzenie włoskie, jako że ze strony dziadka pochodziła z Włoch pod Warszawą, jednak nie mieliśmy w familii ani jednego profesora. Jestem tym bardziej wdzięczny mojej Mamie, która wychowując mnie samotnie dbała, aby dom był zawsze pełen książek, i poza tym nie narzuciła innych ograniczeń, pozwalając mi oddawać się najrozmaitszym hobby i cierpliwie znosząc ich skutki, takie jak dziury wypalone w dywanach.

Urodziłem się w pamiętnym roku 1970, dlatego należę do pokolenia, które mogło poznać uroki życia aż w dwu, jakże różnych, systemach politycznych. Uczęszczałem do zwykłej rejonowej podstawówki nr 61 na Ochocie w Warszawie, gdzie mogłem nauczyć się wiele o ludzkiej naturze. Byłem wtedy zainteresowany biologią i genetyką, i osiągałem całkiem dobre rezultaty w rozmnażaniu (a potem także mniej dobre w  r o z m r a ż a n i u ) gupików. Niestety, którejś zimy na przełomie lat 70. i 80., z powodu wielkiej awarii ogrzewania w Warszawie, moja znakomicie rozwijająca się hodowla nieodwracalnie zamarzła mi w akwarium. Wtedy to, zrażony do genetyki, odkryłem i pokochałem — dzięki wspaniałej Nauczycielce, Pani Poprzeczko — chemię, co w ciągu dwu następnych, ostatnich lat szkoły podstawowej doprowadziło do kilku wizyt milicji w szkole, ale też do wygrania przeze mnie międzyszkolnej olimpiady chemicznej i przyjęcia bez egzaminów do renomowanego Zespołu Szkół Chemicznych Nr. 3 na ul. Saskiej w Warszawie.

W technikum zapisałem się do klasy o specjalności analiza chemiczna, jednak okazało się, że szczególnie przemawia do mnie chemia organiczna, którą wkrótce zacząłem studiować jako samouk. Nie były to jedynie studia teoretyczne, cały czas miałem własne laboratorium chemiczne w domu, gdzie prowadziłem całkiem złożone eksperymenty, przeprowadzając na przykład syntezę docelową kilku alkaloidów z sukulenta Lophophora williamsii. W technikum wygrałem też olimpiadę chemiczną. Bardzo mnie to poniosło na duchu, gdyż nie będąc nigdy dobry z matematyki i fizyki, lękałem się, że nie zdam egzaminu na studia techniczne. Tymczasem olimpiada otworzyła mi drogę na Politechnikę bez egzaminu.

W uprawianiu „poważnej” nauki zasmakowałem zanim jeszcze zostałem studentem. Podczas szkolnych praktyk poznałem dr. Leszka Konopskiego, który będąc kierownikiem zakładu w Instytucie Przemysłu Organicznego, mnie — nieopierzonemu uczniakowi z technikum — zaproponował wspólny projekt badawczy. Na studia trafiłem więc z własnym projektem, polegającym na syntezie znaczonych deuterem nitro- i nitrozo­związków, modeli do badań pewnych rozpadów w spektrometrii mas. Wtedy też spotkałem na swojej drodze kolejnego znakomitego człowieka i naukowca, dr hab. Hannę Piotrowską. Była to nietuzinkowa postać, osoba o wielkiej kulturze i erudycji, która zgodziła się mną zaopiekować i użyczyła mi swojego laboratorium. Swoje badania realizowałem z różną intensywnością przez cały czas studiów w Wydziale Chemicznym Politechniki Warszawskiej, najpierw w Zakładzie Chemii Organicznej, a po śmierci Pani Docent, poza nim. Zakończyły się one pracą magisterską i pięcioma publikacjami.

Późniejsza decyzja o studiach doktoranckich była już wtedy dla mnie zupełnie naturalna. Po raz kolejny miałem szczęście, gdyż w czasie wyjazdu do Szczyrku w ramach Szkoły Nowoczesnej Chemii Organicznej spotkałem profesora Mieczysława Mąkoszę. Po zapoznaniu się z moim małym tematem badawczym Profesor stwierdził, że jest on bardzo ciekawy, ale nie ma sensu go kontynuować. I zaproponował, żebym zaczął studia doktoranckie w Instytucie Chemii Organicznej PAN. Profesor Mąkosza zaproponował mi zupełnie nowy temat, który nie mieścił się w ówczesnych zainteresowaniach jego zespołu, i dotyczył generowania tzw. „aktywnych metali” i prowadzenia reakcji metaloorganicznych w ciekłym amoniaku. Oczywiście, możliwość robienia czegoś innego niż wszyscy bardzo mnie pociągała. Bardzo doceniam odwagę mojego promotora, który dał mi wtedy bardzo dużą swobodę badawczą, zapewniając jednak przez cały czas dyskretną opiekę. W ostatnich latach doktoratu po raz pierwszy zetknąłem się też z Fundacją, zostając laureatem Stypendium Krajowego Fundacji na rzecz Nauki Polskiej (FNP).

W Instytucie Maxa Plancka

Po doktoracie zdobyłem stypendium Alexandra von Humboldta i w roku 2009 wyjechałem na staż podoktorski do Instytutu Maxa Plancka w Mülheim nad Rurą, czyli do najlepszego ośrodka w Europie jeśli chodzi o katalizę. W Niemczech, w grupie profesora Aloisa Fürstnera, zająłem się ponownie syntezą docelową (ponownie – jeśli uwzględnić moje wczesne przygody z alkaloidami z obrazów Witkacego). Synteza docelowa (albo: totalna) polega na tworzeniu krok po kroku bardzo skomplikowanych związków chemicznych z prostych bloków budulcowych. W moim przekonaniu synteza docelowa jest najwyższym stopniem wtajemniczenia w chemii organicznej. Przypomina sztukę, bo w tym obszarze pracuje się trochę jak artysta i intuicja jest tutaj równie ważna jak wiedza. Na stażu zajmowałem się otrzymaniem dwu związków naturalnych, pierwszy z nich — lakton prostaglandyny E2 — pochodził ze ślimaka morskiego Tethys fimbria . Drugi związek, nad którym pracowałem, zwany epotelonem, został wyizolowany z bakterii i posiada silne działanie antynowotworowe.

Powrót do Warszawy

Pracując jako postdoc zastanawiałem się już, co dalej. Kusiła mnie praca w przemyśle za granicą albo kontynuacja kariery naukowej – w kraju lub też za granicą, na co miałem największą ochotę. I tu znów na scenę wkroczył prof. Mąkosza. Podczas jednej ze swoich podróży po Niemczech zatrzymał się u mnie w Mülheim i przekonał mnie, żebym wracał na habilitację do Warszawy. W tym czasie w Instytucie Chemii Fizycznej PAN zdecydowano się wdrożyć ideę Profesora, tak zwanej „szybkiej ścieżki”, tworząc unikalny program umożliwiający szybkie uzyskanie samodzielności naukowej.  Wtedy w Polsce zazwyczaj wracało się do tego samego zakładu czy katedry, w których robiło się wcześniej doktorat (a zazwyczaj i pracę magisterską) i do starej tematyki szefa. Potem, w czasie wolnym od zajęć dydaktycznych i pomocy profesorowi w opiece nad doktorantami, redagowaniu jego książek itd., ci najbardziej wytrwali, czasem już w zaawansowanym wieku, uzyskiwali wreszcie habilitację. Z kolei według założeń „szybkiej ścieżki”, kandydat po zaakceptowaniu przez „radę starszych” Instytutu propozycji przedstawionej przez niego tematyki, otrzymywał swobodę naukową, miejsce w laboratorium i niewielkie  środki na start. W zamian za to, w ciągu kilku lat powinien uzyskać habilitację.

Reakcja metatezy olefin

Postanowiłem zaryzykować i pod koniec roku 2000 wróciłem do Polski. Jako tematykę badawczą zdecydowałem się wybrać reakcję metatezy olefin katalizowaną związkami metali przejściowych. Mimo, że sam nie używałem tej metody w moich syntezach, to w grupie Fürstnera, jednego z pionierów stosowania metatezy, dowiedziałem się dużo o tej reakcji. Olefiny (alkeny) są to związki posiadające w swojej strukturze wiązanie podwójne węgiel-węgiel. Jest to dość mocne wiązanie i jego całkowite „rozerwanie” wiąże się z dużym kosztem energetycznym. Okazuje się jednak, że istnieją związki metalo­organiczne, które pozwalają formalnie na, obrazowo mówiąc,  przecięcie takich wiązań na pół, w wyniku czego otrzymuje się dwa fragmenty węglowe, które potem można dowolnie rekombinować (ponownie „skleić” ze sobą), tworząc nowe olefiny. Taka podwójna wymiana (czyli właśnie: metateza) jest bardzo interesująca z syntetycznego punktu widzenia, gdyż pozwała łatwo otrzymać różne cenne olefiny. Sam proces metatezy olefin był znany od lat 50.  ubiegłego wieku, jednak pierwsze próby zastosowania tej reakcji w syntezie zaawansowanych związków chemicznych zaczęły pojawiać się dopiero na początku lat 80. Niestety w tym czasie byłem za młody i do badań nad metatezą włączyłem się na dużo późniejszym etapie. Uznałem jednak, że w tym obszarze badawczym nadal jest bardzo dużo do zrobienia.

Nie wszystkie plany z mojej Propozycji Badań przedstawionej Instytutowi wypaliły, jednak te, które udało mi się zrealizować, okazały się pewnym sukcesem, i w ciągu trzech lat pozwoliły mi złożyć rozprawę habilitacyjną. Udało mi się, między innymi, poszerzyć zakres stosowania metatezy do otrzymywania alkenów podstawionych różnymi grupami funkcyjnymi. Wyniki te są nadał często  cytowane i stosowane w syntezie farmaceutyków. Niespodziewanie jednak największy oddźwięk przyniosło mi opracowanie kilku nowych katalizatorów metatezy olefin. Szczególnie tzw. katalizator «nitrowy», nazywany czasem moim nazwiskiem, spotkał się z zainteresowaniem nie tylko świata naukowego, ale także przemysłu. Mianowicie patent na ten katalizator zakupił od Instytutu (przejmując wszelkie prawa do niego) koncern Boehringer Ingelheim.

To, że ktokolwiek zainteresował się moimi skromnymi wynikami, dało mi dużą większą satysfakcję niż same środki finansowe, które uzyskał Instytut dzięki sprzedaży patentu. Co więcej, okazało się, że fakt, iż wielki międzynarodowy koncern farmaceutyczny używa mojego katalizatora spowodował, że wiele drzwi stanęło przede mną otworem. Ponieważ o przemysłowych perspektywach zastosowaniach metatezy olefin w syntezie leków i innych skompli­kowa­nych związków zaczynało się wtedy powszechnie mówić, wkrótce zacząłem otrzymywać zaproszenia do wygłoszenia wykładów w wielu firmach w Europie, takich jak B.A.S.F, Sanofi-Aventis, Nycomed, Degussa czy Umicore.  Także w świecie naukowym wyniki te uzyskały pewien oddźwięk i odbyłem dzięki temu pierwszy w życiu cykl wykładów w rozmaitych uniwersytetach w Europie, głównie w Niemczech i we Francji. Kontakty nawiązane w czasie tych pionierskich podróży podtrzymuję do dziś.

Tym niemniej w Warszawie, na tle starszych kolegów, uznanych już sław polskiej chemii, czasem o osobowości godnej niezapomnianego kapitana Eustazego Borkowskiego, byłem w zasadzie całkiem nieznany. Dlatego podziwiam odwagę moich pierwszych studentów i doktorantów, którzy zdecydowali się współpracować właśnie ze mną. Wśród „pierwszej generacji” doktorantów i doktorantek pragnę wymienić dr Annę Michrowską, która po znakomitym  stażu w ramach stypendium Humboldta, robi karierę w firmie B.A.S.F. w Ludwigshafen oraz dr. Michała Bieńka, który dziś prowadzi  własną firmę. Potem dołączyli inni doktoranci, m.in.: Włodzimierz Sashuk, Cezary Samojłowicz, czy Rafał Gawin, oraz doktorzy, jak Misza Kim czy Robert Bujok, żeby wymienić tylko najstarszych. W czasie gdy zaistnieliśmy w metatezie moja grupa była jeszcze tak niewielka, że wszyscy moi współpracownicy od początku uczestniczyli w projektach dla przemysłu, podróżowali do firm, a nawet  jeszcze jako doktoranci otrzymywali zaproszenia do wygłoszenia samodzielnie wykładów, np. w firmie Roche, czy  LEO Pharma. Praca doktorska Anny Michrowskiej wysłana bezpośrednio (nie wiedzieliśmy, że należało ją złożyć przez oddział w Polsce) na konkurs Międzynarodowej Unii Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC) uzyskała nagrodę IUPAC w roku 2007.

Mogłem zostać profesorem-podnawką

W tym czasie katalizatory do metatezy oparte na rutenie można było kupić w zasadzie tylko od  jednej firmy: założonej przez profesora Roberta Grubbsa firmy Materia Inc. Firma ta starała się wszelkimi środkami wymusić zachowanie monopolu, i któregoś dnia w 2004 roku odwiedził mnie w Warszawie dr Rick Fisher, wiceprezes  Materii. W czasie niezobowiązującej kolacji zakomunikował mi z amerykańską bezpośredniością, że z punktu widzenia Pasadeny w Kalifornii, wszystkie katalizatory, które dotąd zrobiłem, i te które kiedykolwiek w przyszłości zrobię, są własnością Materii, a zatem  może lepiej dla mnie byłoby rozważyć  pójście na współpracę z nimi. Ponieważ jednak miałem inne zdanie w  tej kwestii, a Rick nie naciskał, to reszta kolacji i programu „Warsaw by night” odbyła się w miłej atmosferze. W sumie potraktowałem to jako swoisty dowód uznania ze strony Amerykanów.

Z perspektywy czasu uznaję to za dobrą decyzję. Nurkując na rafach koralowych, często obserwuję ryby podnawki przyklejone do rekina. Naturalną skłonnością, kuszącą wielu naukowców, jest znalezienie sobie takiego nosiciela, najlepiej laureata Nagrody Nobla lub kandydata do niej, i zdobywanie pożywienia dzięki współpracy z nim. Zawsze bałem się wmanewrowania w taką zależność i tego, że mógłbym zostać profesorem-podnawką. Niewątpliwie, gdybym uległ wtedy na kolacji, czekałby mnie ten los.

Nie jestem biznesmenem ale naukowcem

W 2007 r. otrzymałem zaproszenie do wzięcia udziału w konkursie o subsydium profesorskie Fundacji na rzecz Nauki Polskiej (program MISTRZ). Zaproszenie to przyszło w samą porę, gdyż rozczarowany powolnością rozwoju kariery naukowej w Polsce (moi koledzy Niemcy, często młodsi ode mnie, mieli już wielkie zespoły badawcze, a ja tkwiłem w miejscu) poważnie rozważałem założenie grupy badawczej za granicą. Jednak po otrzymaniu subsydium  MISTRZ  moja sytuacja zmieniła się diametralnie i o emigracji nie było już dłużej mowy. Z kolei, już po moich przenosinach do Uniwersytetu Warszawskiego (laboratorium powstało oczywiście także przy wsparciu z FNP), realizowałem projekt badawczy finansowany z innego znakomitego programu Fundacji na rzecz Nauki Polskiej (FNP): TEAM, w który zaangażowanych było łącznie ośmiu młodych badaczy (studentów, doktorantów i doktorów). Projekt ten wiele mnie nauczył.

W kolejnych latach, z grantów krajowych i europejskich lub za pieniądze firm, stworzyliśmy kolejne modyfikacje katalizatorów do metatezy. Część z nich została zakupiona przez firmy Evonik i Umicore, kilka jest dostępnych w sprzedaży. Z kolei wiele  koncepcji „wymyślonych” w mojej grupie stało się początkiem całych rodzin katalizatorów wytworzonych niezależnie przez moich kolegów za granicą. Ten rodzaj współzawodnictwa, gdy oparty jest na zasadach fair play, sprawia mi wiele przyjemności.

W tym miejscu powinienem wspomnieć o moim doktorancie, Michale Bieńku. Pomimo że, jak wcześniej podkreśliłem, bardzo cieszą mnie praktyczne zastosowania moich wyników, nie jestem biznesmenem, ale naukowcem. Na szczęście Michał po zakończeniu u mnie doktoratu postanowił wykorzystać „na poważnie” potencjał komercyjny metatezy, zakładając firmę Apeiron. Po wielu perypetiach i „chudych latach” Michał stworzył świetnie prosperującą firmę, z zakładem badawczo-rozwojowym i produkcyjnym we Wrocławiu, oraz — od niedawna — z oddziałem w USA. Firma posiada rosnące portfolio klientów z grona największych firm farmaceutycznych. Jednym z sukcesów Michała było sprowadzenie z powrotem mojego katalizatora «nitrowego» „z ziemi obcej do Polski”, co udało się przeprowadzić przez pozyskanie licencji od firmy Boehringer Ingelheim. Niezależnie, Michał wiele znakomitych katalizatorów opracował samodzielnie, gdyż firma intensywnie prowadzi prace badawcze. Jestem zaszczycony, gdy od czasu do czasu Michał zaprasza mnie do współpracy lub zleca mi wykonanie jakichś badań.

Do tej pory jako odbiorców wyników moich badań wymieniałem jedynie firmy zagraniczne. Ta sytuacja powoli zmienia się na lepsze. Od tego roku zasiadam  w Naukowej Radzie Doradczej (SAB) firmy Polpharma S.A., współpracujemy też naukowo z firmą Skotan S.A. (w projekcie dotyczącym surowców odnawialnych). Mamy w Polsce wiele unikalnych i nowoczesnych technologii, mamy (wreszcie!) środki na badania, i wierzę, że także duże polskie firmy chemiczne, a szczególnie te, w których udziałowcem jest państwo, zainwestują w przyszłość poprzez wykorzystanie wyników badań polskich naukowców do uruchomienia produkcji innowacyjnych produktów.

Naukę można uprawiać na wiele sposobów. Zawsze imponowało mi, jak uprawiano ją w XIX wieku. W mojej grupie staramy się tworzyć pewien rodzaj „klubu dżentelmenów i dam”, klubu pasjonatów, a nie urzędników nauki czy pracowników korporacji.

A czym jest sukces?

       Tym, że dawniej czegoś nie wiedzieliśmy, a teraz mówimy: „Och, jakie to proste! Mogliśmy na to wpaść na samym początku”.

Nie należy kariery naukowej traktować jako kariery osobistej. Będąc członkiem komisji Fundacji na rzecz Nauki Polskiej przydzielającej stypendia, zapamiętałem taką rozmowę: „Jaki był pański największy naukowy sukces? – pyta młodego człowieka Prezes Fundacji. I nie pada odpowiedz: „Moim największym sukcesem było odkrycie praw rządzących tym, a tym”, tylko: „Opublikowanie artykułu w Rocznikach Przemysłu, albo zrobienie doktoratu”. A przecież zrobienie doktoratu nie jest sukcesem naukowym, tylko wstępną przepustką do tego zawodu. Więc jeśli chodzi o frajdę osobistą, to jest nią to, że moi wychowankowie sobie świetnie radzą. A jeśli chodzi o codzienne przyjemności? Zaraz jak skończymy rozmowę, pójdę zapytać jak dziś poszło moim ludziom. Czy eksperymenty dobrze idą. I jeśli się okaże, że wyszło coś fajnego, to będzie sukces.