Нобелевскую премию по физиологии и медицине 2026 года присудили Карлу Дайссероту, Петеру Хегеманну и Георгу Нагелю за исследования светоуправляемых ионных каналов и оптогенетики. Их работы позволили включать отдельные нервные клетки с помощью света. Благодаря этому учёные получили инструмент для изучения функций конкретных участков мозга.
Основой метода стал белок каналродопсин, обнаруженный Хегеманном и Нагелем у одноклеточной водоросли Chlamydomonas. Этот микроорганизм использует светочувствительный механизм, чтобы ориентироваться в окружающей среде и двигаться к источнику света или от него. Каналродопсин встроен в наружную мембрану клетки и содержит небольшую молекулу ретинальдегида, поглощающую свет.
Под воздействием света ретинальдегид меняет форму, вслед за ним перестраивается и белок. В мембране открывается канал, через который внутрь клетки проходят положительно заряженные частицы, в том числе ионы натрия. Возникающий электрический сигнал помогает водоросли двигаться.
Исследователи предположили, что тот же принцип можно применить к нервным клеткам, поскольку их активность также зависит от перемещения ионов через мембрану. Ген каналродопсина доставляют в выбранные нейроны обычно с помощью изменённого вируса, не способного вызывать заболевание. После этого клетки начинают реагировать на свет, тогда как соседние нейроны без такого белка остаются неактивными.
В экспериментах на мышах свет подают в мозг через тонкое оптическое волокно. Так можно быстро включать небольшую группу клеток и проверять её связь с памятью, сном, ощущениями или движением. В 2012 году исследователи Массачусетского технологического института пометили нейроны центра памяти, активировавшиеся у мышей во время получения слабого электрического разряда в определённой клетке, а спустя несколько дней включили их светом в другом помещении. Животные застыли от страха, словно вновь вспомнили пережитое; мыши, не подвергавшиеся разряду, такой реакции не показали. Одним из авторов этой работы был Дайссерот.
Оптогенетика уже используется в ранних клинических испытаниях при дегенерации сетчатки: светочувствительные белки вводят в сохранившиеся клетки, чтобы частично вернуть им способность реагировать на свет после утраты палочек и колбочек. Учёные также изучают возможное применение метода при болезни Паркинсона и эпилепсии. Как сообщает SciTechDaily, история этой технологии началась с фундаментального вопроса о том, каким образом Chlamydomonas движется к свету, — исследования, практическую пользу которого заранее было невозможно предсказать.