Tegoroczną Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny otrzymali trzech naukowców: Karl Deisseroth (USA), Peter Hegemann (Niemcy) i Georg Nagel (Niemcy). Komitet Noblowski wyróżnił ich za odkrycia dotyczące kanałów jonowych aktywowanych światłem oraz optogenetyki – technologii, która zrewolucjonizowała badania nad mózgiem.
Wielka historia w tle
Nagroda z fizjologii lub medycyny jest jedną z oryginalnych kategorii ustanowionych zgodnie z testamentem Alfreda Nobla i przyznawana jest od 1901 roku. Wyróżnienie może otrzymać maksymalnie trzech laureatów. Tegoroczna nagroda połączyła badaczy z Niemiec i Stanów Zjednoczonych. Karl Deisseroth jest profesorem bioinżynierii oraz psychiatrii i nauk behawioralnych na Stanford University. Peter Hegemann jest niemieckim biofizykiem związanym z Humboldt-Universität zu Berlin, a Georg Nagel prowadzi badania na Uniwersytecie w Würzburgu.
Wspieraj niezależne dziennikarstwo
Dzięki Tobie możemy tworzyć rzetelne treści i rozwijać portal.
Komórki, które można „włączać” światłem
Aby zrozumieć znaczenie ich odkrycia, trzeba zajrzeć do świata pojedynczych komórek. Ich błony zawierają kanały jonowe – białka tworzące przejścia, przez które mogą przepływać jony. Ponieważ ruch jonów zmienia potencjał elektryczny błony, kanały te są kluczowe dla komunikacji komórek nerwowych.
Hegemann i Nagel badali niezwykłe białka występujące u jednokomórkowych organizmów, które reagują na światło. Okazało się, że niektóre z nich – tzw. channelrhodopsiny – mogą działać jak molekularne przełączniki. Pod wpływem światła otwierają kanał w błonie komórkowej i umożliwiają przepływ jonów.
To odkrycie stworzyło możliwość kontrolowania aktywności komórek za pomocą światła.
Na tej podstawie Karl Deisseroth wraz ze współpracownikami rozwinął optygenetykę – metodę łączącą genetykę i optykę. Do wybranych komórek można wprowadzić gen kodujący światłoczułe białko, a następnie za pomocą odpowiedniego światła sterować ich aktywnością. W przypadku neuronów oznacza to możliwość bardzo precyzyjnego „włączania” lub „wyłączania” określonych grup komórek nerwowych.
To zasadnicza zmiana w badaniach nad mózgiem. Naukowcy nie muszą już tylko obserwować, które neurony są aktywne. Mogą eksperymentalnie uruchomić konkretną grupę komórek i sprawdzić, jaki skutek wywoła to w organizmie – na przykład w zachowaniu, procesach emocjonalnych czy funkcjonowaniu określonych obwodów mózgowych.
Optogenetyka stała się dzięki temu jednym z najważniejszych narzędzi współczesnej neurobiologii. Jej rozwój otworzył również nowe możliwości badań nad zaburzeniami neurologicznymi i psychiatrycznymi.
Tegoroczny Nobel pokazuje przy tym znaczenie badań podstawowych. Punktem wyjścia były badania nad światłoczułymi białkami, a ich konsekwencją stała się technologia pozwalająca z niespotykaną wcześniej precyzją badać funkcjonowanie mózgu. To dobry przykład tego, jak odkrycie dokonane na poziomie pojedynczych cząsteczek może po latach zmienić całe dziedziny biologii i medycyny.
Jutro Nobel z fizyki
Ogłoszenie tegorocznych Nagród Nobla dopiero się rozpoczęło. We wtorek, 6 października, poznamy laureatów Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki.
