Карл Дейссерот, Петер Хегеманн и Георг Нагель удостоены Нобелевской премии по физиологии или медицине 2026 года за свои исследования в области оптогенетики, которые произвели революцию в нейробиологии.
После того как на протяжении многих лет оптогенетика — технология, позволяющая исследователям управлять нейронами мозга с помощью световых импульсов — входила в сферу интересов многих ученых, она наконец отмечена Нобелевской премией по физиологии или медицине 2026 года. Эта методика кардинально изменила подход нейробиологов к изучению мозга, предоставив им возможность проверять причинно-следственные связи. Лауреатами стали Карл Дейссерот, Петер Хегеманн и Георг Нагель из Университета Вюрцбурга в Германии. Они распределят между собой премию в размере 12 миллионов шведских крон (1,2 миллиона долларов США) поровну. Хагеманн и Нагель работают в научных организациях Германии, Дайссерот — в США.
Дейссерот рассказал, что, будучи «совой», он работал допоздна, когда ему позвонили из Нобелевского комитета. «Это было полной неожиданностью», — рассказал он на пресс-конференции. «Я лежал, только-только начинал засыпать, как зазвонил мой телефон, лежавший рядом с кроватью», — рассказал он. «Около 30 секунд я не мог подобрать слов… [это] было чень волнительно, ошеломляюще и просто восхитительно».
Цель нейробиологов — раскрыть многочисленные функции мозга: как он управляет чувствами, поведением и физиологическими функциями организма. Чтобы понять, как работает мозг и как его клетки регулируют различные виды поведения, учёным необходим метод, позволяющий воздействовать на систему с высокой точностью. «Оптогенетика открывает возможности для картирования мозга о которых мы раньше могли только мечтать», — написал Пер Свеннингссон, председатель Нобелевского комитета по физиологии и медицине, в пресс-релизе, объявляющем о присуждении премии.
Работая вместе в начале 2000-х годов, Хегеманн и Нагель обнаружили в водоросли Chlamydomonas reinhardtii светочувствительный белок, называемый каналродопсином, который способен перемещаться к источнику света. В ответ на синий свет белок раскрывается, позволяя заряженным молекулам проникать в клетки, создавая крошечный электрический заряд. В своих последующих работах Дейссерот и его коллеги ввели ген, кодирующий каналродопсин, в нейроны грызунов и обнаружили, что это заставляло клетки генерировать импульсы и взаимодействовать с другими нейронами. Эта технология — управляемый светом «переключатель», позволявший нейробиологам с помощью генетики изменять работу определённых типов клеток в нейронных цепях живого мозга — вскоре стала известна как оптогенетика. Она произвела революцию в нейробиологии.
«Мы используем свет, чтобы включать или выключать отдельные клетки, а то и целые типы клеток или связи между разными частями мозга. Мы можем включать и выключать их с точностью до миллисекунд в режиме реального времени во время поведения и когнитивных процессов и это позволяет нам понять, что на самом деле важно для работы мозга и начать точно картировать его нормальное функционирование и дисфункции», — рассказал Дейссерот. «Это настоящее слияние инженерии и медицины».
Работа лауреатов «коренным образом изменила подход к проведению нейробиологических исследований» и «оказала влияние на области биологии, выходящие далеко за пределы нейробиологии, а также открыла новые терапевтические возможности», — считает нейробиолог Руи Коста. «Я впервые встретил Карла 23 года назад и уже тогда он глубоко задумывался о том, как управлять активностью конкретных нейронов, чтобы понять и изменить поведение. Не менее революционным было стремление Карла не только к открытиям, но и к широкому распространению разработанных инструментов и реагентов», — отмечает Коста.
Открытие и применение канального родопсина привели к появлению разнообразного «набора оптогенетических инструментов», который позволяет учёным из разных областей регулировать клеточную активность с помощью света. Оптогенетика оказала огромное влияние на фундаментальную науку, отмечает нейробиолог Александр Готтшалк. «Это такой простой и очень точный способ определить, какие именно клетки должны реагировать», — говорит он. «Многие специалисты в этой области ожидали [этого] уже на протяжении нескольких Нобелевских циклов, но это произошло только сейчас». Готтшалк работал со всеми тремя лауреатами, но лучше всего знаком с Нагелем. «Он скромный человек и очень сдержанный», — отметил Готтшалк. «Я очень рад, что он получил эту награду. Он действительно её заслужил».
Данные, полученные с помощью оптогенетических методов, помогли исследователям лучше понять функции здорового мозга и такие заболевания, как депрессия, шизофрения, болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера. Ведутся также работы по непосредственному применению оптогенетики для лечения одной из форм слепоты. В ходе клинических испытаний этот подход использовался для частичного восстановления зрения у людей с генетическим заболеванием, называемым пигментным ретинитом, которое приводит к постепенной гибели светочувствительных клеток сетчатки. Четыре биотехнологические компании в настоящее время проводят клинические испытания оптогенетических технологий для лечения пигментного ретинита. Одна из этих компаний, Nanoscope Therapeutics (США), ожидает одобрения своего метода со стороны Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA).
«Медицинские применения уже находятся в пределах досягаемости», — утверждает специалист по синтетической биологии Серафина Вегнер. Помимо применения в лечении потери зрения, исследователи работают над восстановлением слуха и разработкой имплантатов. На горизонте появляются и другие возможности: «Представьте, что можно было бы контролировать диабет с помощью света, который стимулировал бы выработку инсулина, вместо того чтобы колоть палец», — говорит Вегнер. «Что я действительно надеюсь, что эта область сможет достичь того, что мы могли бы управлять любой функцией в клетке с помощью света». Нейробиолог Майкл Хауссер отмечает, что прошло уже 13 лет с тех пор, как оптогенетика была отмечена своей первой крупной наградой — премией «Brain Prize» 2013 года. Многие в его области начали задаваться вопросом, позвонит ли когда-нибудь Нобелевский комитет. И Хауссер считает, что решающую роль сыграли успехи в применении оптогенетики к лечению заболеваний человека, в том числе слепоты, а также успешные попытки применить эту технологию на приматах. Тот факт, что технология, которая преобразовала нейробиологию, зародилась при изучении того, как водоросли движутся к свету, «является примером того, как неожиданные открытия могут происходить из фундаментальной науки. Я думаю, что это действительно прекрасная история», — говорит Хауссер.
До появления оптогенетики основным инструментом нейробиологов для воздействия на мозг была прямая стимуляция клеток электрическим током. Однако до недавнего времени это означало стимуляцию обширных популяций нейронов, а не только тех, которые представляли интерес. Инструменты оптогенетики изменили эту ситуацию. Теперь исследователи могут включать и выключать отдельные нейроны и выяснять, необходимы ли они для определенных видов поведения или связаны с заболеванием, говорит Хауссер. «Это действительно произвело революцию в данной области и, возможно, произведёт революцию и в лечении заболеваний мозга».
«Многие из нас ждали эту награду годами, потому что всегда считали, что Питер [Хегеманн] её заслуживает. Он никогда особо не заботился о мнениях других людей, но его глубоко интересовало, как всё на самом деле работает», — говорит нейробиолог Йонас Витек. «Я очень рад разделить эту награду с Питером и Георгом», — сказал Дейссерот. «Сотрудничество с этими учёными было одним из самых приятных моментов последних 20 лет».
