Στους Karl Deisseroth, Peter Hegemann και Georg Nagel απονεμήθηκε το Νόμπελ Φυσιολογίας ή Ιατρικής 2026 για τις ανακαλύψεις τους σχετικά με τους φωτοευαίσθητους διαύλους ιόντων και την οπτογενετική, μια τεχνική που άλλαξε ριζικά τον τρόπο με τον οποίο οι επιστήμονες μελετούν τη λειτουργία του εγκεφάλου.
Η απόφαση ανακοινώθηκε στις 5 Οκτωβρίου από τη Συνέλευση Νόμπελ του Ινστιτούτου Καρολίνσκα. Οι τρεις επιστήμονες τιμώνται για μια σειρά ανακαλύψεων που επέτρεψαν στους ερευνητές να ενεργοποιούν ή να απενεργοποιούν συγκεκριμένα νευρικά κύτταρα με τη χρήση φωτός.
Τι είναι η οπτογενετική
Η οπτογενετική αποτελεί σήμερα ένα από τα σημαντικότερα εργαλεία της σύγχρονης νευροεπιστήμης. Επιτρέπει στους επιστήμονες να ελέγχουν τη δραστηριότητα συγκεκριμένων νευρώνων με εξαιρετική ακρίβεια και να μελετούν σε πραγματικό χρόνο πώς διαφορετικά νευρωνικά κυκλώματα επηρεάζουν τη μνήμη, τα συναισθήματα, τη συμπεριφορά και άλλες λειτουργίες του οργανισμού.
Μέχρι πριν από λίγες δεκαετίες, οι ερευνητές μπορούσαν να παρατηρούν ποιες περιοχές του εγκεφάλου ενεργοποιούνται σε διαφορετικές καταστάσεις, αλλά ήταν πολύ δυσκολότερο να αποδείξουν ποια νευρικά κύτταρα προκαλούν μια συγκεκριμένη αντίδραση. Η οπτογενετική έδωσε τη δυνατότητα να μελετηθούν αυτές οι σχέσεις αιτίας και αποτελέσματος με τρόπο που προηγουμένως δεν ήταν εφικτός.
Ο Per Svenningsson, πρόεδρος της Επιτροπής Νόμπελ Φυσιολογίας ή Ιατρικής, χαρακτήρισε την οπτογενετική εργαλείο που προσφέρει δυνατότητες χαρτογράφησης του εγκεφάλου οι οποίες κάποτε έμοιαζαν απρόσιτες.
Η ανακάλυψη που ξεκίνησε από ένα φύκος
Η επιστημονική διαδρομή που οδήγησε στην οπτογενετική ξεκίνησε από τη μελέτη ενός μονοκύτταρου φύκους, του Chlamydomonas. Ο Peter Hegemann διερευνούσε τον μηχανισμό που επιτρέπει στο μικροσκοπικό αυτό φύκος να κινείται προς μια πηγή φωτός. Στις αρχές της δεκαετίας του 2000, μαζί με τον Georg Nagel ανακάλυψαν την channelrhodopsin, μια πρωτεΐνη στην επιφάνεια του κυττάρου με μια ιδιαίτερη ιδιότητα.
Όταν η πρωτεΐνη εκτίθεται σε μπλε φως, ανοίγει ένας δίαυλος μέσα από τον οποίο περνούν ηλεκτρικά φορτισμένα ιόντα. Η κίνηση των ιόντων δημιουργεί ηλεκτρικό σήμα στο κύτταρο. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι όταν η συγκεκριμένη πρωτεΐνη εισαγόταν και σε άλλου τύπου κύτταρα, μπορούσε να τα καταστήσει ευαίσθητα στο φως.
Credits φωτογραφίας: © The Nobel Committee for Physiology or Medicine. Ill. Mattias Karlén
Πώς το φως έγινε «διακόπτης» για τους νευρώνες
Το επόμενο καθοριστικό βήμα έγινε από τον Karl Deisseroth. Ο Αμερικανός ερευνητής εισήγαγε το γονίδιο της channelrhodopsin σε νευρικά κύτταρα αρουραίων και έδειξε ότι με την έκθεσή τους σε μπλε φως μπορούσε να προκαλέσει νευρικό σήμα.
Το 2005 δημοσίευσε τα αποτελέσματα αυτής της προσέγγισης και δύο χρόνια αργότερα κατάφερε να χρησιμοποιήσει τον ίδιο μηχανισμό στον εγκέφαλο ζωντανών ποντικών. Έτσι δημιουργήθηκε ουσιαστικά ένας φωτοευαίσθητος «διακόπτης» για τα νευρικά κύτταρα.
Η τεχνική αυτή έγινε γνωστή ως οπτογενετική και μέσα σε σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα εξελίχθηκε σε βασικό εργαλείο της νευροεπιστημονικής έρευνας.
Από τη μνήμη και τα συναισθήματα στις νευρολογικές παθήσεις
Με τη χρήση της οπτογενετικής, οι επιστήμονες μπορούν να μελετούν συγκεκριμένα νευρωνικά κυκλώματα και να διερευνούν τον ρόλο τους στη δημιουργία αναμνήσεων, στα συναισθήματα και στη συμπεριφορά. Η μέθοδος έχει συμβάλει στην καλύτερη κατανόηση μηχανισμών που σχετίζονται με νευρολογικές και ψυχιατρικές διαταραχές, καθώς επιτρέπει στους ερευνητές να παρακολουθούν και να επηρεάζουν συγκεκριμένα κυκλώματα του εγκεφάλου.
Παράλληλα, διερευνώνται και πιθανές κλινικές εφαρμογές. Ερευνητικές ομάδες χρησιμοποιούν τεχνικές που βασίζονται στην οπτογενετική σε προσπάθειες αποκατάστασης της όρασης σε ανθρώπους με σοβαρή απώλεια όρασης.
Μια νέα εποχή για τη νευροεπιστήμη
Η ανακάλυψη των Hegemann και Nagel και η μετατροπή της από τον Deisseroth σε εργαλείο ελέγχου των νευρικών κυττάρων άνοιξαν έναν εντελώς νέο δρόμο για τη μελέτη του εγκεφάλου. Η οπτογενετική επιτρέπει πλέον στους επιστήμονες να εξετάζουν με πρωτοφανή ακρίβεια πώς συγκεκριμένοι νευρώνες και νευρωνικά δίκτυα συμμετέχουν στις πολύπλοκες λειτουργίες του εγκεφάλου.
Για αυτή τη συμβολή στη νευροεπιστήμη, οι Karl Deisseroth, Peter Hegemann και Georg Nagel μοιράζονται το Νόμπελ Φυσιολογίας ή Ιατρικής 2026.
Ποιοι είναι οι τρεις επιστήμονες που τιμήθηκαν με το Νόμπελ Ιατρικής 2026
Ο Karl Deisseroth, γεννημένος το 1971, έχει συνδέσει την ακαδημαϊκή και ερευνητική του πορεία με το Stanford University. Ολοκλήρωσε εκεί το διδακτορικό του το 1998 και τις σπουδές Ιατρικής το 2000. Σήμερα είναι καθηγητής Βιομηχανικής, Ψυχιατρικής και Συμπεριφορικών Επιστημών στο Stanford, ενώ παράλληλα δραστηριοποιείται ως ερευνητής στο Howard Hughes Medical Institute.
Ο Peter Hegemann γεννήθηκε το 1954 και απέκτησε το διδακτορικό του το 1984 από το Ινστιτούτο Βιοχημείας Max Planck στο Martinsried της Γερμανίας. Ακολούθησε μακρά ακαδημαϊκή διαδρομή στον χώρο της νευροεπιστήμης και είναι σήμερα ομότιμος καθηγητής στο Humboldt University του Βερολίνου. Μέρος της έρευνας που οδήγησε στη φετινή διάκριση πραγματοποιήθηκε στο Ινστιτούτο Βιοχημείας Max Planck.
Ο Georg Nagel, γεννημένος το 1953, έλαβε το διδακτορικό του το 1988 από το Πανεπιστήμιο της Φρανκφούρτης. Είναι καθηγητής Μοριακής Φυσιολογίας Φυτών στο Πανεπιστήμιο του Würzburg, ενώ οι ανακαλύψεις που συνδέονται με τη βράβευσή του πραγματοποιήθηκαν στο Ινστιτούτο Βιοφυσικής Max Planck στη Φρανκφούρτη.
ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ
