A 2026-os fiziológiai és orvostudományi Nobel-díjat megosztva ítélték oda Karl Deisseroth, Peter Hegemann és Georg Nagel kutatóknak. Elismerésüket a fény által vezérelt ioncsatornákkal és az optogenetikával kapcsolatos úttörő felfedezéseikért kapták. Munkájuk forradalmasítja az élő agy idegsejtjeinek vizsgálatát, lehetővé téve az emlékek, érzések és viselkedések kialakulásának mélyebb megértését.
Peter Hegemann és Georg Nagel a 2000-es évek elején fedezte fel a channelrhodopsint, egy egyedi tulajdonságokkal rendelkező fehérjét a Chlamydomonas nevű egysejtű algában. Ez a fehérje az alga sejtjeinek felszínén található, és a kék fény hatására ioncsatornát nyit meg a sejt belseje felé. Ennek eredményeként töltéssel rendelkező ionok áramlanak be a sejtbe, ami elektromos impulzust hoz létre, lehetővé téve az alga fény felé történő mozgását.
A kutatók felfedezték, hogy a channelrhodopsin fehérje génjét bármilyen más sejthez hozzákapcsolhatják, így az adott sejt fényérzékennyé válik. Karl Deisseroth ezt a felfedezést alkalmazta, amikor 2005-ben sikeresen juttatta a channelrhodopsin génjét patkányok idegsejtjeibe. Publikációjában bemutatta, hogy a fehérjével ellátott sejtek kék fénnyel történő megvilágításával sikeresen tudott idegi jelet kiváltani.
Két évvel később Deisseroth ezt a fénnyel működő kapcsolót élő egerek agysejtjeiben is működőképessé tette, ezzel megalapozva az optogenetika modern idegtudományi alkalmazásait. Peter Hegemann jelenleg a berlini Humboldt Egyetem vezető idegtudományi professzora, Georg Nagel a würzburgi Egyetem Molekuláris Növényélettani és Biofizikai Tanszékének professzora, Karl Deisseroth pedig a Howard Hughes Medical Institute és a Stanford Egyetem professzora.
Az emberi agy pontos működése, valamint az, hogy ez a központi szervünk hogyan irányítja az érzéseket, a viselkedést és a testi funkciókat, régóta az egyik legnagyobb megoldatlan rejtély a tudományban. A 20. században megkezdődött az agyterületek funkcióinak feltérképezése, de az alkalmazott módszerek miatt nem lehetett még ok-okozati összefüggéseket bizonyítani.
Korábban, ha az egyes agyterületek szerepét különféle tevékenységekben akarták vizsgálni, bizonyos területeket inaktiváltak, másokat elektromos ingerléssel aktiváltak. Azonban minden agyterületen sokféle idegsejt található, így nem lehetett egyesével vagy fajtánként ki-be kapcsolgatni őket. Ez a pontatlan megközelítés akadályozta a specifikus idegi áramkörök részletes tanulmányozását.
A most Nobel-díjjal elismert felfedezések alapvetően változtatták meg ezt a helyzetet, megnyitva az utat a sokkal precízebb agykutatás előtt. A channelrhodopsin és az optogenetika lehetővé tette a korábban elképzelhetetlen, célzott beavatkozást az idegsejtek működésébe.
Az optogenetika ma egy olyan modern biológiai és idegtudományi módszer, amely fényérzékeny fehérjék segítségével, fénnyel kapcsolja ki vagy be az élő sejteket, legfőképpen az idegsejteket. Ez a technika lehetővé teszi a kutatók számára, hogy rendkívül pontosan befolyásolják az idegsejtek aktivitását, és valós időben figyeljék meg azok hatását.
Ezzel a módszerrel a tudósok képesek voltak feltárni azokat az idegi áramköröket, amelyek bizonyos neurológiai és pszichiátriai betegségek szempontjából releváns emlékeket, érzéseket és viselkedéseket irányítanak. Ezáltal mélyebb betekintést nyerhetnek az agyi diszfunkciók mechanizmusaiba, és új terápiás célpontokat azonosíthatnak.
Az optogenetika precizitása lehetővé teszi, hogy a kutatók specifikus idegsejttípusokat célozzanak meg, és megfigyeljék, hogyan befolyásolja ezek aktiválása vagy inaktiválása az agy komplex működését és a viselkedést. Ez a képesség kulcsfontosságú az agyműködés alapvető mechanizmusainak megértésében.
A klinikai orvoslásban már alkalmazzák a módszert a látássérültek gyógyítására tett kísérletek során, ami ígéretes utakat nyit meg a jövőbeli terápiák számára. A technológia továbbfejlesztésével más neurológiai rendellenességek, például Parkinson-kór vagy epilepszia kezelése is elképzelhetővé válhat.
Az idegsejtek ki- és bekapcsolása nem korlátozódik csupán a kék fényre; minden azon múlik, hogy milyen fehérje milyen adott hullámhosszú fényre reagál. Ez a rugalmasság szélesebb körű alkalmazást tesz lehetővé, hiszen különböző típusú idegsejtekhez eltérő fényérzékeny fehérjék illeszthetők.
A fényérzékeny ioncsatornát kódoló gént egy vírus segítségével juttatják be a vizsgálni kívánt agyterületre. A gén kifejeződése után a fényérzékeny ioncsatornák beépülnek a módosított idegsejtek membránjába. Ezt követően nincs más hátra, mint – akár száloptikával – nagyon célzottan megvilágítani az adott agyterületet, és a fény ki- és bekapcsolásával részletesen tanulmányozni az idegsejtek szerepét a különböző agyi folyamatokban.
📰 Forrás: Telex — Eredeti cikk elolvasása