Az idegsejteket fény segítségével szabályozó optogenetikai módszer nyerte el idén a 2026-os orvosi Nobel-díjat.
Karl Deisseroth, Peter Hegemann és Georg Nagel kapták a 2026-os orvosi Nobel-díjat a fény által vezérelt ioncsatornákkal és az optogenetikával kapcsolatos munkájukért, egy olyan módszerért, amely „az idegtudomány új korszakának” alapjait teremtette meg – jelentette be (forrás: angol) hétfőn a Karolinska Intézet Nobel-bizottsága.
HIRDETÉS
HIRDETÉS
De mi is pontosan az optogenetika, és hogyan fejlesztették ki a díjazottak ezt a technikát?
Az optogenetika olyan módszer, amellyel fény segítségével, mintegy távirányítóval irányíthatók meghatározott sejttípusok. Lehetővé teszi, hogy a tudósok egy élő agyban ki- vagy bekapcsolják a sejteket, és megvizsgálják, az egyes sejtek és idegi pályák miként befolyásolják a viselkedést.
Ezt az új módszert 2006-ban nevezték el optogenetikának, de a technika története jóval korábban kezdődött, több mint egy évtizeddel azelőtt, amikor Peter Hegemann az egysejtű Chlamydomonas algát tanulmányozta, amely arról ismert, hogy a fény felé úszik.
Hegemann azt szerette volna megérteni, mi készteti az algát arra, hogy a fény felé mozogjon. Az algák szemfoltját, a sejt felszínén lévő apró, narancssárga pontot vizsgálta, amely a fényt érzékeli. Kísérletek sorozatán keresztül Hegemann és munkatársai azonosították a fényérzékeny, channelrhodopsin nevű fehérjéket, amelyek lehetővé teszik az algák számára, hogy érzékeljék a fényt és reagáljanak rá.
A frankfurti Max Planck Biofizikai Intézetben dolgozó Georg Nagellel együtt az algák génjeit békapetéből származó sejtekbe és emberi vesesejtekbe ültette, és igazolta, hogy a channelrhodopsin valóban fény által vezérelt ioncsatorna.
Amikor kék fénynek tették ki, a csatorna mindössze 0,2 ezredmásodperc alatt kinyílt, így a pozitív töltésű ionok beáramlhattak a sejtbe, és apró elektromos impulzust hoztak létre.
Évekkel később a harmadik díjazott, Karl Deisseroth a channelrhodopsin génjét patkány idegsejtekbe juttatta. Amikor kék fénnyel világították meg a sejteket, idegi jeleket tudtak kiváltani, ami azt mutatta, hogy a fehérje fény által vezérelt kapcsolóként működhet. Ezután a technikát arra használta, hogy élő egerek agyában irányítsa az idegsejteket.
A kutatók például képesek voltak megmozdítani az egér bajuszszálait, vagy felébreszteni az alvó állatot pusztán azzal, hogy felkapcsoltak egy fényt.
Mit hoz a jövő?
A felfedezés „olyan lehetőségeket teremt az agy feltérképezésére, amelyekről korábban csak álmodni tudtunk” – mondta Per Svenningsson, a Nobel-bizottság elnöke az élettan vagy orvostudomány területén, egy sajtóközleményben.
Az optogenetikát jelenleg elsősorban kutatási eszközként használják. Mivel lehetővé teszi a kutatók számára, hogy fényimpulzusok segítségével célzott sejttípusokat ki- vagy bekapcsoljanak, közvetlen ok-okozati összefüggéseket tudnak megállapítani az idegi aktivitás, az agyműködés és a viselkedés között.
Segítségével feltérképezhetők azok az idegsejtek, amelyek az olyan érzelmi állapotokban játszanak szerepet, mint a félelem, a szorongás vagy a jutalmazás. Emellett azokat a konkrét idegi pályákat is azonosíthatják, amelyek a fájdalmat, a szomjúságot, a figyelmet vagy az agressziót szabályozzák.
Az optogenetikát széles körben alkalmazzák olyan neurológiai és pszichiátriai kórképek kutatásában is, mint a depresszió, a skizofrénia, a szorongás, az Alzheimer-kór, a Parkinson-kór és az epilepszia.
A tudomány a klinikai vizsgálatokig is eljutott a retinitis pigmentosa kezelésében, amely genetikai betegség vakságot okoz, mivel a retina fényérzékelő sejtjei elpusztulnak.
A fényérzékeny opszin géneknek a még életben lévő retinasejtekbe történő bejuttatásával a kutatók elérték, hogy egy, fényt kibocsátó szemüveget viselő vak páciens részlegesen visszanyerje látását, és érzékelni tudjon nagy kontrasztú tárgyakat.