Нобелевская премия по физиологии или медицине за 2026 год отметила трёх учёных, внесших вклад в развитие оптогенетики (Optogenetics) — области, позволяющей исследователям управлять активностью определённых групп нейронов в здоровом мозге с помощью света. Лауреатами стали Karl Deisseroth, Peter Hegemann и Georg Nagel.
Значение этой технологии связано с тем, что она позволяет решить фундаментальную проблему изучения мозга: удаление группы клеток или повреждение участка нервной системы может привести к адаптации мозга или изменениям в его развитии, что затрудняет определение первоначальной функции этих клеток. Напротив, активация или подавление клеток у того же животного и в определённые моменты обеспечивает более прямую проверку связи между активностью клетки и поведением.
От одноклеточной водоросли к нейронному инструменту
Научный путь начался с изучения одноклеточной водоросли под названием Chlamydomonas, которая движется к свету благодаря светочувствительному пятну. Peter Hegemann и его коллеги показали, что вспышка света вызывает быстрый поток ионов внутрь клетки, а затем определили гены, связанные с этой реакцией. В сотрудничестве с Georg Nagel они установили, что белки, кодируемые этими генами, открывают каналы, пропускающие положительные ионы при воздействии света определённых длин волн.
Позднее эти белки получили название channelrhodopsins. Nagel доказал, что кодирующие их гены могут работать в различных системах — от эмбрионов лягушек до культивируемых человеческих клеток, — а также показал, что их активация в нейронах червя C. elegans способна изменять его поведение.
Что добавил Deisseroth?
Karl Deisseroth и его команда в Stanford University разработали применение этих белков внутри нейронов и доказали, что вызываемый ими поток ионов преобразуется в нервные импульсы. Были также определены каналы, реагирующие на свет разных длин волн, включая варианты, позволяющие отрицательно заряженным ионам хлорида проникать в клетки, что даёт возможность подавлять активность клеток, а не активировать её.
Чтобы сделать технологию пригодной для использования у свободно передвигающихся животных, команда разработала небольшие источники света и гибкие оптические волокна, которые можно размещать в мозге. Соединив эти инструменты с генами, активными в определённых типах клеток, исследователи могут проверять влияние активации или отключения этих клеток на память, сон, социальное поведение и другие процессы.
Почему эта новость важна?
Оптогенетика больше не является лишь ограниченным лабораторным достижением; она стала широко используемым инструментом в нейронаучных исследованиях. Источник указывает на эксперименты, в которых с её помощью изучались механизмы хранения воспоминаний и сигналы, пробуждающие мышей ото сна, а также разбиралась роль специализированных клеток в поведении по уходу за детёнышами. В ограниченном клиническом применении channelrhodopsins использовались для частичного восстановления светового восприятия у пациента, страдающего формой слепоты, при которой повреждаются палочки и колбочки.
Ограничения также очевидны: технология не означает полного контроля над мозгом, а нацелена на определённые группы клеток после введения подходящих генов и использования световой системы. Кроме того, многие её применения по-прежнему находятся на стадии исследований, тогда как упомянутый клинический пример демонстрирует ограниченную возможность, а не универсальное лечение слепоты.
Премия также имеет более широкое значение, подчёркивая ценность фундаментальных исследований. Этот путь начался с вопроса о том, как водоросль движется к свету, без непосредственной прикладной цели, и завершился созданием инструмента, изменившего изучение мозга и открывшего исследовательские направления, связанные со здоровьем и технологиями.