Fénnyel irányítható idegsejtekért járt a 2026-os orvosi Nobel-díj

Hárman megosztva nyerték el a 2026-os fiziológiai és orvostudományi Nobel-díjat: Karl Deisseroth, Peter Hegemann és Georg Nagel kapták a tudományos világ legnagyobb elismerését „a fény által vezérelt ioncsatornákkal és az optogenetikával kapcsolatos felfedezéseikért”.

Az elismerés egy olyan módszerért jár, ami lehetővé teszi a betekintést az idegsejtek munkájába, ahogy emlékeket, érzéseket és viselkedéseket alakítanak az élő agyban. Peter Hegemann és Georg Nagel egy izgalmas fehérjét, a channelrhodopsint fedezte fel egy egysejtű algában, Karl Deisseroth pedig ezt a fehérjét az idegsejtek fény által vezérelt kapcsolójává alakította.

Peter Hegemann ma a berlini Humboldt Egyetem vezető idegtudományi professzora, Georg Nagel a würzburgi Egyetem Molekuláris Növényélettani és Biofizikai Tanszékének molekuláris növényélettani professzora, Karl Deisseroth pedig a Howard Hughes Medical Institute és a Stanford Egyetem professzora.

Az emberi agy pontos működése régóta az egyik legnagyobb megoldatlan rejtély a tudományban, és az is, hogy ez a központi szervünk hogyan irányítja az érzéseket, a viselkedést és a testi funkciókat. A 20. században elkezdték vizsgálni, hogy az agy mely területei milyen funkciókat befolyásolhatnak, az alkalmazott módszerek miatt azonban nem lehetett még ok-okozati összefüggéseket bizonyítani. Korábban ugyanis ha az egyes agyterületek szerepét különféle tevékenységekben akarták vizsgálni, bizonyos agyterületeket inaktiváltak, másokat elektromos ingerléssel aktiváltak. De mivel minden agyterületen sokféle idegsejt található meg, nem lehetett egyesével vagy fajtánként ki-be kapcsolgatni őket. Egészen a most Nobel-díjat ért felfedezésekig.

Mindez megváltozott ugyanis, amikor Peter Hegemann úgy döntött: megvizsgálja a Chlamydomonas nevű egysejtű algát, egészen pontosan azt, hogyan képes a fény felé úszni. Ő és Georg Nagel a 2000-es évek elején felfedezték a channelrhodopsint, ami egy egyedi tulajdonságokkal rendelkező fehérje, az alga sejtjeinek felszínén található. Amikor ezt a fehérjét kék fénnyel világítják meg, ioncsatornát nyit meg a sejt belseje felé, így a töltéssel rendelkező ionok be tudnak áramlani a sejtbe, és elektromos impulzust hoznak létre. A kutatók felfedezték, hogy a fehérjét bármilyen sejthez hozzákapcsolhatják, az fényérzékennyé válik.

Karl Deisseroth aztán a channelrhodopsin génjét patkányok idegsejtjeibe juttatta, 2005-ben aztán publikálta, hogy sikeresen tudott idegi jelet kiváltani azzal, hogy a fehérjével ellátott sejteket kék fénnyel világította meg. Két évvel később ezt a fénnyel működő kapcsolót élő egerek agysejtjeiben is működőképessé tette.

Az optogenetika ma egy olyan modern biológiai és idegtudományi módszer, ami fényérzékeny fehérjék segítségével, fénnyel kapcsolja ki vagy be az élő sejteket – legfőképpen az idegsejteket. Ezzel a módszerrel kutatók képesek voltak feltárni bizonyos neurológiai és pszichiátriai betegségek szempontjából releváns emlékeket, érzéseket és viselkedéseket irányító idegi áramköröket. A klinikai orvoslásban arra használják a módszert, hogy megpróbálják meggyógyítani a látássérülteket.

Nem csak kék fénnyel lehet ki-be kapcsolgatni idegsejteket, minden azon múlik, hogy milyen fehérje milyen adott hullámhosszú fényre reagál. A fényérzékeny ioncsatornát kódoló gént egy vírus segítségével juttatják be a vizsgálni kívánt agyterületre. A gén kifejeződik, azaz létrejönnek a fényérzékeny ioncsatornák, és beépülnek a módosítani kívánt idegsejtek membránjába. Ezután nincs más hátra, mint – akár száloptikával – nagyon célzottan megvilágítani az adott agyterületet, és a fényt ki-be kapcsolgatva vizsgálni a szerepét.