Нобелевскую премию по медицине присудили создателям оптогенетики
5 октября Нобелевская ассамблея Каролинского института присудила премию по физиологии или медицине 2026 года за достижения в оптогенетике. Метод позволяет активировать нервные клетки с помощью света.
Призовой фонд составил 12 млн шведских крон (~$1,2 млн). Его разделят поровну лауреаты Карл Дайссерот, Петер Хегеманн и Георгу Нагель.
«Хегеманн и Нагель открыли невероятный белок — каналродопсин — в одноклеточной водоросли. Дайссерот превратил этот белок в управляемый светом переключатель для нервных клеток. Ученые заложили основу новой эры в нейробиологии», — говорится в пресс-релизе.
Открытый исследователями метод в перспективе позволит проследить, как и какие нейроны формируют память, эмоции и поведение.
Подробнее об оптогенетике
История оптогенетики началась с одноклеточной водоросли Chlamydomonas, которая умеет двигаться к источнику света. В XX веке ученые связали отдельные области мозга с определенными функциями. Однако они не могли доказать, что конкретный тип нервных клеток вызывает определенное действие или ощущение.
Нобелевский лауреат Фрэнсис Крик предложил использовать свет как инструмент для работы с нейронами, поскольку нервные сигналы развиваются слишком быстро для большинства других методов.
В начале 1990-х годов Хегеманн изучал, как Chlamydomonas воспринимает свет с помощью светочувствительного «глазка». Он измерил электрический ответ этой системы: сигнал возникал уже через 0,5 миллисекунды после освещения — примерно в 20 раз быстрее, чем в глазу человека.
Хегеманн предположил, что в клетке есть один белок, который одновременно распознает свет и работает как ионный канал. Для того времени гипотеза выглядела спорной: такие функции обычно связывали с разными молекулярными механизмами.
Позднее Хегеманн объединился с Нагелем. Последний использовал икринки лягушек как модель для изучения белков. Он вводил в клетки гены Chlamydomonas, после чего на их поверхности начинали синтезироваться неизвестные белки.
Так исследователи идентифицировали каналродопсин-1 и каналродопсин-2 — светочувствительные ионные каналы. При освещении они открывались за 0,2 миллисекунды, пропуская положительно заряженные ионы и создавая электрический импульс.
В 2003 году ученые опубликовали результаты и прямо указали, что каналродопсин-2 может стать инструментом для генерации электрических сигналов в клетках при помощи света.
Следующий шаг сделал Дайссерот, работавший на стыке психиатрии и нейробиологии. Ему нужен был способ адресно включать конкретные нейроны, чтобы разбирать механизмы психических расстройств на уровне отдельных клеточных типов и цепей, а не крупных зон мозга.
Узнав о работе Хегеманна и Нагеля, он запросил ДНК каналродопсина-2 и ввел ген этого белка в нейроны крысы в чашке Петри. Под действием синего света клетки начали генерировать нервный сигнал.
Полученный результат в 2005 году Нобелевский комитет назвал прорывом, превратившим каналродопсин в световой переключатель для нервных клеток.
В 2007 году Дайссерот ввел ген каналродопсина-2 в нейроны моторной коры живых мышей и освещал их через имплантированное оптическое волокно, управляя движением усов животных.
В том же году группа продемонстрировала световую активацию нейронов, связанных с бодрствованием. Это позволяло будить спящих мышей. Опыты стали ранним доказательством того, что оптогенетика работает как метод прямого контроля над нейронными цепями в живом мозге.
В 2012 году Дайссерот совместно с Сусуму Тонегавой активировал у мышей энграмму — след памяти — и вызвал реакцию страха без реальной угрозы.
Метод позволил поочередно включать и выключать отдельные типы клеток, картировать цепи, отвечающие за боль, социальное поведение, жажду, прием пищи, внимание, циркадные ритмы и заботу о потомстве. Ученые также исследовали механизмы депрессии, тревожности, шизофрении, болезни Альцгеймера и болезни Паркинсона.
Применение
В клинической медицине оптогенетику уже используют в попытках восстановить зрение у людей с нарушениями. В клинических испытаниях метод помог вернуть зрение пациентам с пигментным ретинитом.
В дальнейшем его рассчитывают применять для улучшения кохлеарных имплантов. Председатель Нобелевского комитета по физиологии или медицине Пер Свеннингссон заявил, что оптогенетика открыла возможности для картирования мозга, о которых «раньше можно было только мечтать».
Напомним, в марте Премию Тьюринга впервые вручили за достижения в области квантовой информатики. Награду за 2025 год получили Жиль Брассар и Чарльз Беннетт.