Nobela prēmija medicīnā 2026: par tehnoloģiju, kas ar gaismu vada neironus
Karolinska institūts 2026. gada Nobela prēmiju medicīnā piešķīris Karlam Deisserotam, Pēteram Hēgemanam un Georgam Nāgelam par optoģenētikas pamatiem. Metode ļauj ar gaismas stariem ieslēgt vai izslēgt atsevišķas nervu šūnas.
Karolinska institūts 2026. gada Nobela prēmiju medicīnā piešķīris trim zinātniekiem: Stenfordas universitātes pārstāvim Karlam Deisserotam, Berlīnes Humbolta universitātes pētniekam Pēteram Hēgemanam un Vircburgas universitātes zinātniekam Georgam Nāgelam. Viņu atklājumi lika pamatus optoģenētikai – paņēmienam, kas ļauj ar gaismas stariem ieslēgt vai izslēgt atsevišķas nervu šūnas.
Nobela medicīnas komitejas priekšsēdētājs Pers Svenningsons norādīja, ka optoģenētika sniedz iespējas kartēt smadzenes tā, par ko agrāk varēja tikai sapņot. Nevienai citai metodei nav tik precīzas dzīvu smadzeņu izpētes iespējas, un tā palīdz labāk izprast gan nervu sistēmas darbību, gan neiroloģiskas slimības un traucējumus.
No aļģes līdz neironiem
Atklājumu pamatā ir mikrobioloģijas pētījumi. Pagājušā gadsimta beigās Hēgemans sāka pētīt, kā vienšūnas aļģe Chlamydomonas uztver gaismu un reaģē uz to. Aļģei ir “acs plankums” ar gaismjutīgu molekulu retinālu. Ar sīkiem elektrodiem zinātnieks konstatēja, ka elektriskais impulss rodas ap 0,5 milisekundēm pēc apgaismojuma – 20 reizes ātrāk nekā cilvēka acī, kur process aizņem vismaz 10 milisekundes.
- gadsimta 90. gadu sākumā viņš izvirzīja hipotēzi, ka plankumā ir proteīns, kas gan uztver gaismu, gan darbojas kā jonu kanāls. Toreiz tas raisīja strīdus, jo neviens zināmais kanāls pats uz gaismu nereaģēja. Proteīnus izdalīt neizdevās, jo ārpus dabiskās vides tie kļuva nestabili. Pēc tam japāņu pētnieki atšifrēja aļģes pilno DNS, un Hēgemana komanda atrada divus iespējamos gēnus.
Nāgels šos gēnus ievadīja vardes olšūnās. Tajās veidojās proteīni, kas nonāca šūnu membrānās un, apgaismoti, atvēra jonu kanālus. Gēnus viņš nosauca par channelrhodopsin-1 un channelrhodopsin-2. Otrais, saīsināti ChR2, darbojās īpaši ātri – jonu plūsma sākās tikai 0,2 milisekundēs. Kad gēnu ievadīja zīdītāju šūnās, kas parasti uz gaismu nereaģē, tās apgaismojumā radīja elektrisku signālu.
Iespēja vadīt neironus
Elektriskos impulsus neironi pārraida ar jonu plūsmu, tāpēc, kontrolējot jonu kanālus, var kontrolēt neironu. Deisserots meklēja metodi, kā pārslēgt konkrētu nervu šūnu darbību dzīvās smadzenēs, cerot izprast smadzeņu funkcijas un rast jaunus ceļus depresijas un šizofrēnijas ārstēšanai. Viņš no Nāgela saņēma ChR2 DNS secību un ievadīja to žurku nervu šūnās kultūrā. Zilā gaismā tās nekavējoties sūtīja impulsu citiem neironiem. Šis 2005. gada rezultāts bija izšķirošs.
Vēlāk trijotne sadarbojās, lai atrastu proteīnus, kas ar dažādiem gaismas viļņu garumiem neironus aktivizē vai nomāc. Termins “optoģenētika” radies 2006. gadā. Nobela asambleja norāda, ka metode palīdzējusi atklāt neironu ķēdes, kas saistītas ar atmiņām, sajūtām un uzvedību, bet klīniskajā medicīnā tiek mēģināts ar to atjaunot redzi.
