Optogenetyka to metoda badawcza, która fundamentalnie zmieniła nasze rozumienie mózgu. Za prace, które doprowadziły do jej powstania i rozwoju, Karl Deisseroth, Peter Hegemann i Georg Nagel zostali nagrodzeni Noblem z fizjologii i medycyny.
Nazwiska laureatów za rok 2026 ogłosił w poniedziałek w Sztokholmie Komitet Noblowski w Instytucie Karolinska.
Uhonorowano ich za stworzenie i rozwinięcie optogenetyki – metody polegającej na kontrolowaniu aktywności określonej grupy neuronów za pomocą światła. Umożliwia ona pokazanie, jak komórki nerwowe kształtują wspomnienia, uczucia i zachowania w żywym mózgu.
W praktyce osiągnięcia noblistów mogą doprowadzić do skutecznego leczenia m.in. zaburzeń widzenia i różnych schorzeń neurologicznych, np. choroby Parkinsona, za pomocą głębokiej stymulacji mózgu. Potencjalnie mogą pomóc opracować nowe metody leczenia depresji, a nawet cukrzycy czy chorób nowotworowych.
W jaki sposób mózg rządzi uczuciami, zachowaniami i funkcjami organizmu? W XX wieku naukowcy zaczęli badać, które obszary mózgu wpływają na poszczególne funkcje, ale stosowane metody uniemożliwiły im udowodnienie związków przyczynowo-skutkowych. Udawało się uzyskać tylko ogólny, przybliżony obraz. Optogenetyka pozwala dostrzec szczegóły.
„Optogenetyka daje możliwości mapowania mózgu w sposób, o jakim kiedyś mogliśmy tylko pomarzyć” – powiedział Per Svenningsson, przewodniczący Komitetu Noblowskiego w dziedzinie fizjologii i medycyny.
Nagrodzone odkrycia wymagały czasu. Najpierw Peter Hegemann chciał się dowiedzieć, dlaczego jednokomórkowy glon Chlamydomonas potrafi płynąć w kierunku źródła światła. Na początku XXI wieku on i Georg Nagel odkryli rodopsynę kanałową, białko, znajdujące się na powierzchni komórki Chlamydomonas. Gdy rodopsyna jest oświetlana niebieskim światłem, otwiera się kanał jonowy. Naładowane jony napływają do komórki i wytwarzają impuls elektryczny. Wystarczyło wprowadzić rodopsynę kanałową do dowolnej komórki, aby stała się ona wrażliwa na światło.
Amerykanin Karl Deisseroth wykorzystał te nową możliwość, wprowadzając gen rodopsyny kanałowej do komórek nerwowych szczurów. Oświetlając komórki niebieskim światłem, był w stanie wywołać sygnał nerwowy. Wyniki swoich przełomowych badań opublikował w roku 2005. Dwa lata później „zainstalował” sterowane światłem przełączniki pracy komórek nerwowych w mózgach żywych myszy.
Ta właśnie metoda kontrolowania sygnałów nerwowych za pomocą światła, nazywana obecnie optogenetyką, szybko się upowszechniła. Wykorzystując ją, badacze byli w stanie odkryć obwody neuronalne rządzące określonymi wspomnieniami, uczuciami i zrachowaniami istotnymi dla zaburzeń neurologicznych i psychiatrycznych. W medycynie klinicznej naukowcy wykorzystują tę metodę, próbując przywrócić wzrok osobom z upośledzeniem wzroku.
Optogenetyka fundamentalnie zmieniła nasze rozumienie mózgu. W roku 2010 „Nature Methods” ogłosiło ją „Metodą Roku”. Obecnie co roku publikowane są setki prac z tej dziedziny. Oprócz badań nad układem nerwowym, leczeniem chorób neurologicznych, depresji czy ślepoty, optogenetyka coraz mocniej wkracza do biologii komórkowej poza układem nerwowym, np. w badaniach nad nowotworami czy cukrzycą.
Optogenetyka „umożliwia włączanie i wyłączanie aktywności pojedynczych komórek nerwowych w żywym mózgu” – powiedział Thomas Perlmann, sekretarz generalny Zgromadzenia Noblowskiego w Instytucie Karolinska. „Ta metoda jest obecnie stosowana w laboratoriach na całym świecie, aby odkrywać tajemnice mózgu” – dodał Perlmann. W badaniach klinicznych naukowcy przywracają wzrok osobom oślepionym przez chorobę zwaną retinitis pigmentosa, wszczepiając do siatkówki światłoczułe białko. Naukowcy mają również nadzieję, że optogenetyka może udoskonalić implanty ślimakowe, umożliwiając bardziej precyzyjną stymulację nerwu słuchowego niż obecne urządzenia elektryczne.
Karl Deisseroth (ur. 1971 r.) pochodzi z Bostonu (USA). Obronił doktorat w 1998 r. i uzyskał tytuł doktora psychiatrii w 2000 r. na Uniwersytecie Stanforda. Obecnie jest profesorem bioinżynierii, psychiatrii i nauk behawioralnych w Instytucie Medycznym Howarda Hughesa i na Uniwersytecie Stanforda.
Peter Hegemann urodził się w Munster (Niemcy) w 1954 r. Doktorat obronił w Instytucie Biochemii Maxa Plancka w Martinsried. Tam właśnie dokonał odkryć, za które przyznano nagrodę. Obecnie jest profesorem w dziedzinie neurologii na Uniwersytecie Humboldta w Berlinie
Profesor fizjologii molekularnej roślin w Katedrze Fizjologii Molekularnej Roślin i Biofizyki Uniwersytetu w Würzburgu (Niemcy), Georg Nagel, urodził się w niemieckim Weingarten w 1953. Doktoryzował się na Uniwersytecie we Frankfurcie. Nagrodę przyznano za odkrycia dokonane w Instytucie Biofizyki Maxa Plancka we Frankfurcie.
Nagrodą w wysokości 12 mln koron szwedzkich (czyli równowartość ok. 4 mln 670 tys. zł.) laureaci podzielą się po równo.
