Nagroda Nobla 2026 w dziedzinie medycyny. Naukowcy nagrodzeni za optogenetykę

• Karl Deisseroth, Peter Hegemann oraz Georg Nagel otrzymali Nagrodę Nobla 2026 za badania i rozwój optogenetyki
• Światłoczułe białko wyizolowane z glonów i wszczepione do komórek działa w mózgu jak biologiczny włącznik światła
• Optogenetyka znajduje już pierwsze zastosowanie w okulistyce. Leczenie chorób mózgu wciąż pozostaje dla nas wyzwaniem

Białko z glonów i początki przełomu

Zgromadzenie Noblowskie zdecydowało, że tegoroczna nagroda z fizjologii lub medycyny trafi do trzech badaczy: Karla Deisserotha, Petera Hegemanna i Georga Nagla. Komitet docenił ich za przełomowe odkrycia dotyczące światłoczułych kanałów jonowych oraz optogenetyki. W ramach 125-lecia plebiscytu laureaci otrzymają do podziału 12 mln koron szwedzkich. 

Wszystko zaczęło się od obserwacji jednokomórkowych glonów. Peter Hegemann oraz Georg Nagel na początku XXI wieku badali, w jaki sposób organizmy te potrafią poruszać się w kierunku źródła światła. W trakcie swoich prac zidentyfikowali rodopsynę kanałową. Jest to specyficzne białko o unikalnych właściwościach, które znajduje się na powierzchni komórki glonu. Gdy na to białko pada niebieskie światło, otwiera się w nim kanał przepuszczający jony o ładunku elektrycznym. W efekcie powstaje impuls elektryczny. Badacze szybko zauważyli, że niezależnie od tego, do jakiej innej komórki wprowadzą to białko, staje się ona wrażliwa na światło. To dało podstawy do dalszych prac i otworzyło nowy rozdział w neurobiologii.

Światło, które włącza neurony

Kolejny krok należał do Karla Deisserotha, który przeniósł odkrycie europejskich badaczy na wyższy poziom. W 2005 r. naukowiec opublikował wyniki eksperymentu, w którym wprowadził gen odpowiedzialny za produkcję rodopsyny kanałowej bezpośrednio do komórek nerwowych szczurów. Oświetlając te komórki niebieskim światłem, potrafił wywołać w nich sygnał nerwowy. Dwa lata później amerykański badacz poszedł o krok dalej. Sprawił, że ten biologiczny, sterowany światłem przełącznik zaczął sprawnie działać w mózgach żywych myszy. Metoda ta zyskała ostatecznie nazwę optogenetyki. W krótkim czasie zdominowała laboratoria badawcze na całym świecie, dając naukowcom narzędzie do niespotykanej wcześniej ingerencji w układy nerwowe.

– Mówiąc najbardziej obrazowo, chodzi o koncepcję „włącznika”, która pojawiła się nawet podczas wykładu noblowskiego. To chyba najprostsza reprezentacja tego, co ta metoda oznacza – tłumaczy prof. Bartłomiej Kisiel. – Wykorzystując światłoczułe białko naturalnie występujące u glonów – które sprawia, że alga porusza się w stronę światła – można wprowadzić kodujący je gen do komórki, na przykład nerwowej – zaznacza prof. Bartłomiej Kisiel.

Po udanym transferze genu komórka nabiera zupełnie nowych właściwości.

– W momencie, gdy komórka go przyswoi i zacznie samodzielnie produkować to białko, zaczyna również reagować na światło wzbudzeniem własnej aktywności – wyjaśnia prof. Bartłomiej Kisiel.

Nowa era w mapowaniu ludzkiego mózgu

Optogenetyka dała badaczom możliwość kontrolowania sieci neuronowych z niespotykaną precyzją, otwierając zupełnie nowy etap w badaniach nad mózgiem. Pozwala to ukazywać, jak komórki nerwowe kształtują ludzkie wspomnienia i zachowania. Na poziomie mikroskopowym proces ten sprowadza się do reakcji chemicznych aktywowanych promieniowaniem.

– Oznacza to, że po potraktowaniu światłem neuron przekaże bodziec w wyniku pobudzenia – stwierdza prof. Bartłomiej Kisiel.

Dzięki takiemu działaniu eksperci uzyskują bezpośrednią kontrolę nad procesami poznawczymi w obrębie tkanki mózgowej.

– Innymi słowy, technologia ta pozwala na włączanie lub wyłączanie określonych neuronów, ich grup czy obszarów – dodaje prof. Bartłomiej Kisiel. – Obecnie praktyczne zastosowanie znajduje przede wszystkim w nauce. Jest to technologia wykorzystywana do badania różnych mechanizmów oraz schorzeń neurologicznych i psychiatrycznych – zauważa prof. Bartłomiej Kisiel.

Na obecnym etapie największe korzyści z odkrycia czerpią ośrodki analityczne i badawcze.

 – Optogenetyka daje nam możliwość mapowania mózgu w sposób, o jakim kiedyś mogliśmy tylko pomarzyć – mówi Per Svenningsson, przewodniczący Komitetu Noblowskiego w dziedzinie fizjologii i medycyny.

Walka ze ślepotą jako pierwszy krok

Metoda doceniona przez Instytut Karolinska szybko opuściła uczelniane laboratoria. W medycynie klinicznej naukowcy mogą próbować za jej pomocą przywrócić widzenie osobom ze zdiagnozowaną dysfunkcją wzroku. 

Leczenie chorób oczu stanowi najbardziej naturalny i dostępny kierunek dalszego rozwoju tej gałęzi medycyny.

– W okulistyce sytuacja wygląda nieco inaczej, ponieważ pojawiają się już pewne przymiarki do wykorzystania tej technologii w chorobach oczu i w ślepocie – komentuje prof. Bartłomiej Kisiel.

Głównym zadaniem badaczy nie zawsze jest całkowite uleczenie narządu, lecz zauważalna poprawa komfortu pacjenta.

– Generalnie chodzi jednak o to, aby pacjent odzyskał wzrok, przynajmniej częściowo, lub uzyskał funkcje widzenia pozwalające na lepsze funkcjonowanie – wskazuje prof. Bartłomiej Kisiel. – Upraszczając – pewnie tak, choć jaka będzie tego skuteczność i jaki przyniesie efekt z punktu widzenia pacjenta, tego nie jestem w stanie powiedzieć – zastrzega prof. Bartłomiej Kisiel.

Wyzwania dla neurologii i leczenia Alzheimera

Przeniesienie prób klinicznych bezpośrednio do ośrodkowego układu nerwowego człowieka wymaga ogromnej ilości czasu.

– Jeśli chodzi o bezpośrednie zastosowanie u pacjenta, to jest to znacznie wcześniejszy etap. W zakresie neurologii jest to – jak to się mówi – dopiero pieśń przyszłości i temat na pewno nie na najbliższe miesiące, a może nawet lata – ocenia prof. Bartłomiej Kisiel. – O ile w przypadku oka ekspozycja na światło nie stanowi dużego problemu, bo oko jest przezierne, o tyle w przypadku mózgu sytuacja jest już dużo bardziej skomplikowana. Zanim ta terapia będzie gotowa do wdrożenia klinicznego, może pojawić się zupełnie inna metoda, prostsza, tańsza i bezpieczniejsza, przez co ta nigdy nie trafi do praktyki klinicznej – podsumowuje prof. Bartłomiej Kisiel.