Technika optogenetyki, pozwalająca naukowcom sterować komórkami mózgu za pomocą światła, zdobyła Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny za 2026 rok.
Karl Deisseroth, Peter Hegemann i Georg Nagel zdobyli w 2026 roku Nagrodę Nobla 2026 w dziedzinie fizjologii lub medycyny za badania nad kanałami jonowymi aktywowanymi światłem oraz optogenetyką, metodą, która tworzy fundamenty „nowej ery w neuronauce”, jak w poniedziałek ogłosiło (źródło w Angielski) Zgromadzenie Noblowskie przy Karolinska Institutet.
REKLAMA
REKLAMA
Czym właściwie jest optogenetyka i jak laureaci opracowali tę technikę?
Optogenetyka to metoda sterowania wybranymi komórkami za pomocą światła, działającego jak pilot. Umożliwia naukowcom włączanie i wyłączanie komórek w żywym mózgu oraz badanie, jak konkretne komórki i obwody nerwowe wpływają na zachowanie.
Nazwa „optogenetyka” pojawiła się w 2006 roku, jednak historia tej techniki zaczęła się ponad dekadę wcześniej, gdy Peter Hegemann badał jednokomórkową algę Chlamydomonas, znaną z tego, że płynie w kierunku światła.
Hegemann chciał zrozumieć, co sprawia, że glony poruszają się ku światłu. Badał tzw. plamkę oczną, maleńką, pomarańczową kropkę na powierzchni komórki, która wykrywa światło. W serii doświadczeń Hegemann wraz ze współpracownikami zidentyfikował wrażliwe na światło białka, zwane kanałorodopsynami, dzięki którym algi wykrywają światło i reagują na nie.
Wspólnie z Georgiem Nagelem z Instytutu Biofizyki im. Maxa Plancka we Frankfurcie wprowadził geny alg do komórek jajowych żaby oraz komórek ludzkiej nerki i dowiódł, że kanałorodopsyna jest rzeczywiście kanałem jonowym sterowanym światłem.
Pod wpływem niebieskiego światła kanał otwierał się w zaledwie 0,2 milisekundy, co pozwalało dodatnio naładowanym jonom wlać się do wnętrza komórki i wywołać niewielki impuls elektryczny.
Kilka lat później trzeci z laureatów, Karl Deisseroth, wprowadził gen kanałorodopsyny do komórek nerwowych szczura. Oświetlając je niebieskim światłem, mógł wywoływać sygnały nerwowe, co pokazało, że białko może działać jak przełącznik sterowany światłem. Następnie zastosował tę technikę do kontrolowania komórek nerwowych w mózgach żywych myszy.
Naukowcy byli na przykład w stanie wywołać ruch wąsów myszy albo obudzić śpiące zwierzęta, po prostu włączając światło.
Przyszłość optogenetyki
To odkrycie „otwiera możliwości mapowania mózgu w sposób, o jakim kiedyś mogliśmy tylko marzyć” – stwierdził w komunikacie prasowym Per Svenningsson, przewodniczący Komitetu Noblowskiego w dziedzinie fizjologii lub medycyny.
Obecnie optogenetyka służy głównie jako narzędzie badawcze. Dzięki możliwości włączania i wyłączania wybranych typów komórek impulsami świetlnymi pozwala ustalać bezpośrednie związki przyczynowo-skutkowe między aktywnością neuronów, pracą mózgu a zachowaniem.
Pozwala badaczom mapować neurony zaangażowane w stany emocjonalne, takie jak strach, lęk czy poczucie nagrody. Mogą też odtwarzać przebieg konkretnych obwodów nerwowych odpowiedzialnych za ból, pragnienie, uwagę czy agresję.
Optogenetyka jest również szeroko wykorzystywana w badaniach nad schorzeniami neurologicznymi i psychicznymi, takimi jak depresja, schizofrenia, zaburzenia lękowe, choroba Alzheimera, choroba Parkinsona czy padaczka.
Ta dziedzina trafiła już także do badań klinicznych nad leczeniem barwnikowego zwyrodnienia siatkówki, choroby genetycznej prowadzącej do ślepoty z powodu zaniku komórek światłoczułych w siatkówce.
Dzięki wprowadzeniu genów wrażliwych na światło opsyn do ocalałych komórek siatkówki naukowcom udało się sprawić, że niewidomy pacjent, korzystający ze specjalnych okularów emitujących światło, odzyskał częściowo wzrok i potrafi dostrzegać obiekty o wysokim kontraście.