5 октября 2026 года Нобелевский комитет Каролинского института объявил лауреатов премии по физиологии и медицине. Её поровну разделили трое: Карл Дейссерот из Стэнфордского университета, Петер Хегеманн из Университета Гумбольдта в Берлине и Георг Нагель из Вюрцбургского университета. Премию дали за светочувствительные ионные каналы и оптогенетику — метод, который позволяет включать и выключать отдельные нервные клетки живого мозга обычной вспышкой света.
Проблема, над которой бились десятилетиями
Мозг человека состоит из десятков миллиардов нейронов, и они сплетены в плотную сеть. Долгое время у нейробиологов было два грубых инструмента. Можно было ввести электрод и пустить ток, но ток возбуждает всё подряд вокруг кончика электрода. Можно было дать лекарство, но оно действует на мозг целиком и медленно. Ответить на простой вопрос «за что отвечает вот эта группа клеток?» было очень трудно: нельзя было включить именно её, ровно на секунду, и посмотреть, что изменится.
Ещё в 1979 году Фрэнсис Крик, один из открывателей двойной спирали ДНК, писал, что нейробиологии нужен способ управлять одним типом клеток, не трогая остальные. Он даже предполагал, что для этого может подойти свет. Но как заставить нейрон реагировать на свет, никто не знал.
Подсказка от водоросли
Ответ нашёлся там, где его никто не искал, — в одноклеточной зелёной водоросли хламидомонаде. Эта водоросль плавает в воде и поворачивает к свету, чтобы фотосинтезировать. У неё есть светочувствительное «глазное пятно», и Петер Хегеманн много лет изучал, как оно работает.
В начале 2000-х годов Хегеманн и Георг Нагель вместе с коллегами нашли в водоросли необычные белки и назвали их каналородопсинами. Это белок-«дверца» в оболочке клетки. Когда на него падает синий свет, дверца открывается, и через неё проходят заряженные частицы — ионы. Возникает электрический ток. А электрический ток — это и есть язык, на котором говорят нервные клетки.
Как белок водоросли попал в мозг
Следующий шаг сделал психиатр и нейробиолог Карл Дейссерот. В 2005 году его группа в Стэнфорде встроила ген каналородопсина в нейроны крысы, выращенные в чашке. Первым автором той статьи был Эд Бойден, вторым — Фэн Чжан, позже ставший одним из создателей генного редактирования CRISPR. Нейроны начали производить чужой белок, и короткие вспышки синего света заставляли их посылать нервные импульсы. Миллисекунда в миллисекунду, по команде.
Затем метод перенесли на живых животных. К 2007 году в лаборатории Дейссерота уже управляли светом отдельными цепями нейронов у свободно двигающихся мышей. Свет подводят по тонкому оптоволокну, а нужный ген доставляют только в клетки определённого типа. Остальные нейроны свет не замечают.
Что это дало
Оптогенетика превратила нейробиологию из науки наблюдений в науку экспериментов. Раньше учёные видели, что какие-то клетки активны, когда животное, например, испытывает страх. Теперь можно включить эти клетки светом и проверить, вызывают ли они страх на самом деле. Или выключить их и посмотреть, пропадёт ли он. Так ищут причины, а не совпадения.
Сегодня метод используют тысячи лабораторий по всему миру. С его помощью изучают память, сон, голод, зависимость, тревогу и движения. Отдельные варианты белков научились не только включать, но и выключать клетки, причём светом других цветов.
А для пациентов?
Пока оптогенетика — в первую очередь инструмент исследований, а не лечение. Но первые попытки применить её у людей уже есть. Нобелевский комитет отмечает, что метод испытывают для частичного восстановления зрения у людей с тяжёлыми нарушениями: светочувствительный белок встраивают в уцелевшие клетки сетчатки, чтобы они сами начали реагировать на свет. Это ранние клинические работы, и до широкой практики им ещё далеко.
История этой премии хорошо показывает, как работает наука. Всё началось с вопроса, как крошечная водоросль находит свет. Никто не ставил задачу «вылечить болезни мозга». А в итоге фундаментальное любопытство дало инструмент, без которого современную нейробиологию уже трудно представить.
Источники
Что вы думаете об этом?
Комментариев пока нет. Напишите первым в обсуждении поста в нашем Telegram-канале.
