Нобелевскую премию по физиологии и медицине присудили Карлу Дайссероту, Петеру Хегеману и Георгу Нагелю за разработку оптогенетики – метода, который позволяет управлять активностью нервных клеток с помощью света.
Открытие выросло из исследования одноклеточной водоросли Chlamydomonas. Петер Хегеман из Берлинского университета имени Гумбольдта и Георг Нагель из Вюрцбургского университета изучали, как она реагирует на свет, и обнаружили в ее мембране белок каналродопсин. Когда на белок попадает свет, в нем открывается канал, через который внутрь клетки устремляются положительно заряженные ионы. Этот поток ионов служит для водоросли сигналом к движению.
Ученые поняли, что этот механизм можно применить и к нейронам, так как их активность тоже зависит от потоков ионов через мембрану. Они предположили, что если встроить ген каналродопсина в нервную клетку, то ей можно будет управлять – «включать» или «выключать» – с помощью светового импульса. Эту идею они реализовали вместе с третьим лауреатом, психиатром и биоинженером из Стэнфордского университета Карлом Дайссеротом.
Метод получил название оптогенетика и стал мощным инструментом в нейробиологии. Он позволяет с высокой точностью активировать конкретные группы нейронов и следить за результатом. Для этого в клетки с помощью безвредного вируса доставляют ген светочувствительного белка. Затем на нужную область мозга животного можно воздействовать светом через тонкий оптоволоконный кабель.
Оптогенетика позволяет выяснять, какие нейроны отвечают за память, сон или движение. В одном из ключевых экспериментов, соавтором которого был Дайссерот, мышей били слабым током в определенной клетке, одновременно «помечая» активные в этот момент нейроны в центре памяти. Позже, когда мышей помещали в безопасную клетку и светом активировали эти нейроны, животные замирали от страха. Так ученые доказали, что могут искусственно вызвать конкретное воспоминание.
Технологию уже начали испытывать на людях. В рамках клинических исследований ее применяют для лечения дегенерации сетчатки глаза: оставшиеся нервные клетки делают светочувствительными, что может частично восстановить зрение. Исследователи также изучают, можно ли с помощью оптогенетики лечить болезнь Паркинсона и эпилепсию.
Нынешняя премия отмечает работу, которая началась с фундаментального вопроса о том, как водоросль плывет к свету. Успех оптогенетики показывает важность исследований, движимых научным любопытством, поскольку невозможно предсказать, к каким практическим результатам приведет новое знание.
