Цього тижня оголошують лауреатів шести Нобелівських премій. Першою назвали нагороду в галузі фізіології або медицини. Її присудили за оптогенетику, метод керування нервовими клітинами за допомогою світла. Основою методу став білок одноклітинної водорості, завдяки якому вона рухається до джерела світла. Тепер нейробіологи можуть перевіряти, які саме клітини живого мозку формують спогади, емоції й поведінку.
Водорість, що прямує до світла
Усе почалося з питання, яке поставив собі Петер Гегеман. Його цікавило, як одноклітинна водорість хламідомонада пливе до джерела світла. На початку 2000-х років Петер Гегеман з Інституту біохімії Макса Планка в Мартінсріді та Георг Нагель з Інституту біофізики Макса Планка у Франкфурті виявили на поверхні її клітини білок каналродопсин.
Під дією синього світла всередині цього білка відкривається канал. Через нього в клітину надходять заряджені іони, що створює електричний імпульс. Згодом з’ясувалося ще одне. Будь-яка клітина, у яку вбудовували каналродопсин, ставала чутливою до світла.
Ця сама водорість уже неодноразово бувала в космосі. Ще 1985 року під час місії шатла вивчали, як хламідомонада орієнтується щодо світла в мікрогравітації. А 2018 року мутовані штами водорості близько місяця вирощували на МКС в експерименті Space Algae-1, щоб перевірити стабільність її геному і придатність для систем життєзабезпечення, повідомляє NASA.
Світловий перемикач для нейронів
Карл Дейссерот зі Стенфордського університету і Медичного інституту Говарда Г’юза вбудував ген каналродопсину в нервові клітини щурів. Коли на них спрямовували синє світло, у клітинах виникав нервовий сигнал. Цей результат Карл Дейссерот опублікував 2005 року, а через два роки застосував світловий перемикач уже в мозку мишей.
У XX столітті нейробіологи визначали, які ділянки мозку пов’язані з певними функціями, але тодішні методи не давали змоги довести причинно-наслідковий зв’язок. Отримана картина мозку нагадувала нарис мапи з безліччю білих плям.
Раніше на мозок впливали здебільшого електродами. Електричний струм збуджує всі нейрони поблизу без розбору, тому встановити, яка група клітин відповідає за конкретну реакцію, було неможливо. Ген каналродопсину можна вбудувати лише в один тип нейронів, і тоді світло вмикає тільки їх з точністю до мілісекунд.
Від лабораторії до клініки
Як зазначено у пресрелізі на NobelPrize.org, оптогенетика вже допомогла виявити нейронні ланцюги, що керують спогадами, емоціями й поведінкою, пов’язаною з неврологічними та психіатричними розладами. За словами голови Нобелівського комітету з фізіології або медицини Пера Свеннінгссона, метод дає змогу картографувати мозок так, як колись можна було лише мріяти.
У звіті NASA Rodent Research in Space оптогенетику рекомендують розглянути для вивчення і керування когніцією та поведінкою гризунів під час майбутніх польотів. Космічних експериментів із цим методом досі не проводили.
У клінічній медицині оптогенетику випробовують як спосіб відновлення зору. Першого пацієнта, якому за допомогою цього методу частково повернули зір, описали 2021 року в журналі Nature Medicine. Чоловік із пігментним ретинітом після терапії і зі спеціальними окулярами зміг знаходити й рахувати предмети на столі.
Розклад Нобелівського тижня 2026
Нобелівська асамблея Каролінського інституту присудила нагороду з формулюванням «за відкриття іонних каналів, керованих світлом та оптогенетику». Розмір премії становить 12 млн шведських крон. Карл Дейссерот, Петер Гегеман і Георг Нагель поділять цю суму порівну.
Лауреатів з фізики назвуть у вівторок, 6 жовтня, не раніше ніж о 12 годині 45 хвилин за київським часом. У середу, 7 жовтня, у той самий час оголосять лауреатів із хімії. Про відкриття, відзначені в цих галузях, читайте в наших найближчих матеріалах.
Четвер, 8 жовтня, присвятять літературі, а в п’ятницю в Осло назвуть лауреата в номінації миру. Завершиться тиждень 12 жовтня нагородою з економіки пам’яті Альфреда Нобеля.
