Нобелевский комитет объявил лауреатов премии по физиологии и медицине. Высшую научную награду разделили Карл Дайссерот, Петер Хегеманн и Георг Нагель за фундаментальные открытия в области светозависимых ионных каналов и разработку метода оптогенетики, революционизировавшего современную нейробиологию.
Как отмечено в официальном заявлении Нобелевского комитета, Хегеманн и Нагель обнаружением канального родопсина в микроскопической водоросли открыли уникальный механизм, а Дайссерот трансформировал этот белок в высокоточный инструмент управления нейронными сетями, заложив основы новой эпохи в исследовании головного мозга.
Научпоп: в чем суть открытия простыми словами и почему это важно для науки
Головной мозг состоит из миллиардов нейронов, обменивающихся между собой слабыми электрическими сигналами. Десятилетиями ученым не хватало инструмента, способного избирательно «включать» или «выключать» отдельные группы клеток без повреждения соседних тканей. Решением проблемы стал канальный родопсин – светочувствительный белок, выполняющий роль молекулярного «выключателя».
При облучении синим светом этот белок мгновенно меняет форму и открывает в мембране клетки микроскопический канал, через который внутрь нейрона устремляются заряженные ионы, формируя электрический импульс.
Как работает оптогенетика на практике:
- Ученые берут ген канального родопсина и с помощью невредного вирусного вектора встраивают его в строго определенный тип нейронов животного.
- В исследуемый отдел мозга подводится тончайшее оптоволокно.
- При подаче светового импульса мгновенно активируются только целевые клетки, что позволяет физиологам с точностью до миллисекунд наблюдать реакцию организма.
С помощью этого метода исследователям уже удалось в деталях картировать нейронные цепи, отвечающие за тревожность, механизмы сна, проявление страха и формирование долговременной памяти. Более того, оптогенетика переходит в клиническую практику: внедрение гена светочувствительного белка в сохранившиеся клетки сетчатки незрячих пациентов с пигментным ретинитом уже позволило вернуть им частичное зрительное восприятие.
Биография лауреатов
Петер Хегеманн (Peter Hegemann)
Немецкий биофизик, 71 год. Заведующий кафедрой экспериментальной биофизики Берлинского университета имени Гумбольдта. Посвятил карьеру изучению фоторецепторов микроорганизмов и механизмов восприятия света одноклеточными организмами.
Георг Нагель (Georg Nagel)
Немецкий биофизик и профессор Вюрцбургского университета, 73 года. Специализируется на исследовании молекулярных механизмов ионных каналов и мембранного транспорта. В начале 2000-х годов в соавторстве с Петером Хегеманном впервые подробно описал свойства и структуру канального родопсина, выделенного из зеленой водоросли хламидомонады (Chlamydomonas reinhardtii).
Карл Дайссерот (Karl Deisseroth)
Американский нейробиолог, психиатр и профессор биоинженерии Стенфордского университета, 54 года. Является ключевым разработчиком практической методики оптогенетики. В середине 2000-х годов его лаборатория впервые успешно интегрировала канальный родопсин в нейроны млекопитающих, превратив фундаментальное биологическое открытие в один из самых востребованных методов мировой нейронауки.
Изображение сгенерировано с помощью ИИ / Маргарита Неклюдова