Η οπτογενετική, η τεχνική που επιτρέπει στους επιστήμονες να ελέγχουν τα εγκεφαλικά κύτταρα με φως, κέρδισε το Νόμπελ Ιατρικής 2026.
Οι Karl Deisseroth, Peter Hegemann και Georg Nagel τιμήθηκαν με το Νόμπελ Ιατρικής 2026 για το έργο τους στα ιοντικά κανάλια που ελέγχονται από το φως και στην οπτογενετική, μια μέθοδο που θέτει τα θεμέλια «μιας νέας εποχής στη νευροεπιστήμη», όπως ανακοίνωσε (πηγή στα Αγγλικά) τη Δευτέρα η Συνέλευση των Νόμπελ στο Karolinska Institutet.
ΔΙΑΦΉΜΙΣΗ
ΔΙΑΦΉΜΙΣΗ
Τι είναι όμως ακριβώς η οπτογενετική και πώς ανέπτυξαν οι νικητές αυτή την τεχνική;
Η οπτογενετική είναι μια μέθοδος ελέγχου επιλεγμένων κυττάρων, χρησιμοποιώντας το φως ως τηλεχειριστήριο. Επιτρέπει στους επιστήμονες να ενεργοποιούν ή να απενεργοποιούν κύτταρα σε έναν ζωντανό εγκέφαλο και να μελετούν πώς συγκεκριμένα κύτταρα και νευρωνικά κυκλώματα επηρεάζουν τη συμπεριφορά.
Η νέα αυτή μέθοδος πήρε το όνομα οπτογενετική το 2006, αλλά η ιστορία της ξεκίνησε περισσότερο από μία δεκαετία νωρίτερα, όταν ο Peter Hegemann μελετούσε το μονοκύτταρο άλγος Chlamydomonas, έναν οργανισμό γνωστό γιατί κολυμπά προς το φως.
Ο Hegemann ήθελε να καταλάβει τι κάνει τα άλγη να κινούνται προς το φως. Μελέτησε το «μάτι» του, μια μικρή πορτοκαλί κηλίδα στην επιφάνεια του κυττάρου που ανιχνεύει το φως. Μέσα από μια σειρά πειραμάτων, αυτός και οι συνεργάτες του εντόπισαν φωτοευαίσθητες πρωτεΐνες, τις channelrhodopsins, οι οποίες επιτρέπουν στα άλγη να ανιχνεύουν το φως και να ανταποκρίνονται σε αυτό.
Μαζί με τον Georg Nagel στο Max Planck Institute for Biophysics της Φρανκφούρτης, εισήγαγαν τα γονίδια των άλγεων σε ωοκύτταρα βατράχου και σε κύτταρα ανθρώπινου νεφρού και απέδειξαν ότι η channelrhodopsin είναι πράγματι ένα ιοντικό κανάλι που ελέγχεται από το φως.
Όταν εκτίθετο σε μπλε φως, το κανάλι άνοιγε μέσα σε μόλις 0,2 χιλιοστά του δευτερολέπτου, επιτρέποντας σε θετικά φορτισμένα ιόντα να πλημμυρίσουν το κύτταρο και να δημιουργήσουν ένα μικροσκοπικό ηλεκτρικό σήμα.
Χρόνια αργότερα, ο Karl Deisseroth, ο τρίτος τιμώμενος, εισήγαγε το γονίδιο της channelrhodopsin σε νευρικά κύτταρα αρουραίου. Φωτίζοντας τα κύτταρα με μπλε φως, μπόρεσαν να προκαλέσουν νευρικά σήματα, δείχνοντας ότι η πρωτεΐνη μπορεί να λειτουργήσει ως διακόπτης που ενεργοποιείται από το φως. Στη συνέχεια χρησιμοποίησε την τεχνική για να ελέγξει νευρικά κύτταρα στους εγκεφάλους ζωντανών ποντικών.
Για παράδειγμα, οι επιστήμονες μπορούσαν να προκαλέσουν κινήσεις στα μουστάκια ενός ποντικού ή να ξυπνήσουν κοιμισμένα ποντίκια απλώς ανάβοντας ένα φως.
Τι επιφυλάσσει το μέλλον;
Η ανακάλυψη «προσφέρει δυνατότητες χαρτογράφησης του εγκεφάλου με έναν τρόπο που κάποτε μόνο να ονειρευτούμε μπορούσαμε», ανέφερε σε δελτίο Τύπου ο Per Svenningsson, πρόεδρος της Nobel Committee for Physiology or Medicine.
Η οπτογενετική χρησιμοποιείται σήμερα κυρίως ως ερευνητικό εργαλείο. Δίνοντας στους ερευνητές τη δυνατότητα να ενεργοποιούν ή να απενεργοποιούν στοχευμένους τύπους κυττάρων με παλμούς φωτός, τους επιτρέπει να προσδιορίζουν άμεσες σχέσεις αιτίου-αποτελέσματος ανάμεσα στη νευρική δραστηριότητα, τη λειτουργία του εγκεφάλου και τη συμπεριφορά.
Επιτρέπει επίσης τη χαρτογράφηση των νευρώνων που εμπλέκονται σε συναισθηματικές καταστάσεις όπως ο φόβος, το άγχος ή το αίσθημα ανταμοιβής. Μπορούν ακόμη να χαρτογραφήσουν συγκεκριμένα νευρωνικά κυκλώματα που ρυθμίζουν τον πόνο, τη δίψα, την προσοχή ή την επιθετικότητα.
Η οπτογενετική χρησιμοποιείται ευρέως και στην έρευνα για νευρολογικές ή ψυχιατρικές παθήσεις όπως η κατάθλιψη, η σχιζοφρένεια, οι αγχώδεις διαταραχές, η νόσος Αλτσχάιμερ, η νόσος Πάρκινσον και η επιληψία.
Η επιστήμη έχει επίσης περάσει σε κλινικές δοκιμές για τη θεραπεία της μελαγχρωματικής αμφιβληστροειδοπάθειας, μιας γενετικής νόσου που προκαλεί τύφλωση λόγω απώλειας των φωτοευαίσθητων κυττάρων του αμφιβληστροειδούς.
Με τη μεταφορά γονιδίων φωτοευαίσθητων οψινών στα εναπομείναντα κύτταρα του αμφιβληστροειδούς, οι ερευνητές επέτρεψαν σε έναν τυφλό ασθενή, που φορούσε γυαλιά τα οποία εκπέμπουν φως, να ανακτήσει μερικώς την όρασή του και να διακρίνει αντικείμενα με έντονη αντίθεση.