Нобелевскую премию получили за управление нейронами светом: как это работает?

В начале 2000-х годов Питер Гегеманн из Берлинского университета Гумбольдта и Георг Нагель из Вюрцбургского университета углубились в изучение одноклеточных водорослей, в частности Chlamydomonas. Их целью было выяснить, каким образом эти микроскопические организмы реагируют на свет и движутся к его источнику.

Во время своих исследований Гегеманн и Нагель обнаружили уникальный светочувствительный белок — каналородопсин, расположенный на поверхности клеток водорослей. Они установили, что под действием синего света этот белок открывает канал, позволяя заряженным ионам проникать внутрь клетки и генерировать электрический импульс. Это открытие стало первым шагом к созданию инструмента, способного реагировать на свет независимо от типа клетки, в которую он введен.

Продолжая эту линию исследований, Карл Дайссерот из Стэнфордского университета и Медицинского института Говарда Хьюза в 2005 году совершил прорыв. Он использовал генетическую модификацию, чтобы ввести ген каналородопсина в нейроны крыс. Это позволило ему активировать нервные клетки синим светом, фактически превратив их в светооперационные «выключатели».

Спустя два года, в 2007 году, Дайссерот успешно применил этот светооперационный механизм в мозге живых мышей. Этот эксперимент положил начало методу, получившему название оптогенетика. Он заключается в том, что нервные клетки делаются чувствительными к свету, после чего их активность можно точно включать или выключать.

Оптогенетика предоставила ученым инструмент для исследования отдельных нейронов и целых нервных цепей со значительно более высокой точностью, чем когда-либо прежде. Этот метод позволил не только изучать, как работает мозг, но и открыл новые перспективы для картографирования его сложных структур, отвечающих за воспоминания, эмоции и поведение.

Сегодня оптогенетика продолжает открывать новые возможности для понимания функционирования мозга, помогая приблизиться к разгадке одной из величайших тайн человечества. Метод активно исследуется в клинической медицине, в частности как потенциальный способ восстановления зрения при отдельных нарушениях.

Нобелевская премия по физиологии и медицине 2026 года была присуждена Карлу Дайссероту, Питеру Гегеманну и Георгу Нагелю за их совместное открытие светозависимых ионных каналов и развитие оптогенетики. Комитет Нобелевской премии объявил об этом 5 октября. Сумма премии в этом году составляет 12 миллионов шведских крон, или около 1,2 миллиона долларов США, которая поровну разделена между тремя лауреатами.

Эта технология позволяет исследовать причинно-следственные связи между биохимическими процессами в клетках нервной системы и поведенческими реакциями организмов. Об этом говорится в официальном пресс-релизе, а также по ссылке, что подчеркивает глубокое влияние оптогенетики на нейробиологию.

Пер Свеннингссон, председатель Нобелевского комитета по физиологии и медицине, отметил, что «Оптогенетика предоставляет возможности для картографирования мозга таким образом, о котором мы когда-то могли только мечтать».

Это выдающееся достижение открывает путь к более глубокому пониманию человеческого мозга и его сложных механизмов. Оно обещает не только значительные прорывы в фундаментальной науке, но и потенциально может привести к разработке новых методов лечения неврологических и психических расстройств, навсегда изменяя будущее медицины.