Нобелевская премия отмечает первопроходцев оптогенетики – управление нервными клетками с помощью света

Image: Ars Technica · Source

Нобелевская премия по физиологии или медицине 2026 года была присуждена Карлу Дайссероту, Петеру Хегеманну и Георгу Нагелю за разработку оптогенетики – техники, использующей свет для точной активации или ингибирования нервных клеток, что революционизировало исследования в нейронауках.

Нобелевская премия по физиологии или медицине 2026 года отмечает прорывную методику, известную как оптогенетика, которая позволяет исследователям управлять нервными клетками мозга и спинного мозга с помощью света. Этот трансформирующий метод возник в результате десятилетий исследований, начиная с одноклеточных водорослей, в частности зелёной водоросли Chlamydomonas, которая использует светочувствительные белки для ориентации в окружающей среде.

Учёные давно искали способы понять функции специализированных нейронов в мозге, манипулируя ими. Традиционные методы, такие как генетическое удаление нейронов, были ограничены, поскольку мозг мог адаптироваться к потере клеток или развиваться иначе без этих нейронов. Возможность селективно активировать или выключать нейроны в неповреждённом мозге обещала значительно более точное понимание их ролей.

Ключевым прорывом стала работа Петера Хегеманна из Берлинского университета имени Гумбольдта, который выявил светочувствительные ионные каналы в Chlamydomonas. Работая с Георгом Нагелем, экспертом по потокам ионов из Университета Вюрцбурга, они охарактеризовали эти канальродопсины — белки, позволяющие заряженным ионам проходить через клеточные мембраны в ответ на определённые длины волн света. Это открытие показало, что эти белки могут потенциално контролировать клеточную активность с помощью света.

Нагель продемонстрировал, что эти канальродопсины функциональны в различных организмах, включая эмбрионов лягушки и культивированные человеческие клетки, и что их активация в нервной системе маленького нематоды C. elegans может изменять его поведение в ответ на свет.

Карл Дайссерот и его команда из Стэнфордского университета развили это открытие в практические инструменты для нейронаук. Они подтвердили эффективность белков в нейронах и разработали компактные системы подачи света, такие как миниатюрные оптоволоконные волокна, что позволило исследования на свободно движущихся животных. Они также обнаружили варианты канальродопсинов, чувствительные к разным цветам света, включая вариант, ингибирующий нейронную активность путем пропускания ионов хлора внутрь клеток.

Оптогенетика быстро стала важнейшим методом в нейронауках, способствуя исследованиям памяти, регуляции сна и даже сложных поведенческих реакций, таких как материнская забота. Эта техника также продемонстрировала медицинский потенциал, восстанавливая частичную светочувствительность у пациентов с дегенерацией сетчатки.

Нобелевский комитет отметил, что хотя Дайссерот, Хегеманн и Нагель сыграли ключевую роль в разработке оптогенетики, широкое распространение и дальнейшие инновации в области технологии стали результатом работы многих других учёных.

Эта награда подчеркивает глубокое влияние фундаментальных исследований, возникших из любопытства к простой водоросли, на науку и медицину, служа напоминанием о ценности базовых научных исследований, даже когда их непосредственные приложения не очевидны.