Az optogenetika úttörői kapták az orvosi Nobel-díjat (Bővítve)
Karl Deisseroth, Peter Hegemann és Georg Nagel kapták a 2026-os orvosi-élettani Nobel-díjat az optogenetika kidolgozásáért és a fénykapuzott ioncsatornák azonosításáért.
A díjazottak úttörő munkája révén a kutatók képessé váltak arra, hogy fénysugarakkal, milliszekundumos pontossággal irányítsák az egyes idegsejtek aktivitását élő szervezetben, ami gyökeresen átformálta az agy működéséről alkotott ismereteinket.
Az agy komplex hálózatainak és az egyes neuronok szerepének pontos feltérképezése évtizedeken át az idegtudomány egyik legnagyobb kihívása volt. A Karolinska Intézet Nobel-gyűlése idén három olyan tudóst tüntetett ki, akik a fény és a genetika ötvözésével megalkották a modern neurobiológia egyik legfontosabb módszertani áttörését.
A felfedezés története a fényt kereső zöldalgák tanulmányozásával kezdődött. Peter Hegemann és Georg Nagel a fényérzékeny mikroszkopikus szervezetek vizsgálata során azonosították a csatornarodopszin nevű fehérjét, amely fénysugárzás hatására képes ionokat átengedni a sejthártyán. A kutatópár kimutatta, hogy ez a különleges fehérje más sejttípusokba juttatva is megőrzi fényérzékenységét, így közvetlen elektromos válaszreakciót vált ki.
A felfedezésben rejlő neurobiológiai lehetőségeket Karl Deisseroth ismerte fel és ültette át a gyakorlatba. Deisseroth sikeresen beépítette a csatornarodopszin génjét emlősök idegsejtszövetébe, majd kék fény segítségével célzottan váltott ki idegi jeleket. Ezt követően a módszert élő egerek agyában is működőképessé tette, megteremtve ezzel az optogenetika tudományágát.
A fénykapuzott ioncsatornák alkalmazása napjainkra a világ laboratóriumainak elengedhetetlen eszközévé vált. Az optogenetikai eljárással a kutatók ma már képesek tetszőlegesen be- és kikapcsolni specifikus agyi sejpcsoportokat, ami felbecsülhetetlen segítséget nyújt a memória kialakulásának, a viselkedésmintáknak, valamint a különböző neurológiai és pszichiátriai kórképeknek a megértésében.
Acsády László: A díjazott módszer forradalmasította az idegtudományt
Az idei orvosi-élettani Nobel-díjjal elismert optogenetikai eljárás olyan forradalmian új módszer, amely lehetővé teszi a meghatározott idegsejtcsoportok és a viselkedés közötti ok-okozati kapcsolat feltárását - hangsúlyozta Acsády László Széchenyi-díjas neurobiológus az MTI-nek hétfőn.
Acsády László kifejtette: a módszer segítségével megfelelő hullámhosszúságú fényimpulzusokkal célzottan befolyásolható, serkenthető vagy gátolható a konkrétan meghatározott idegrendszeri csoportok aktivitása.
Ez úgy vált lehetségessé, hogy a kutatók az ostoros zöldmoszat membránjából kinyerték és klónozták egy fényérzékeny molekula génjét. Ha ezt a sejthártyában elhelyezkedő molekulát fény éri, a szerkezete megváltozik: kis csatornaként megnyílik, így az ionok be- és kiáramlása módosítja a sejt polarizáltságát. Ha ezt a fényérzékeny molekulát vírusinjekcióval bejuttatják az idegsejtekbe, majd száloptikán keresztül megfelelő hullámhosszú és időzítésű fényimpulzusokkal megvilágítják, az idegsejtek a kívánt mintázat szerint lépnek működésbe, vagy gátlás esetén teljesen elcsendesíthetők.
Példaként említette, hogy ha a molekulát az ébresztőrendszer egy jól meghatározott idegsejtcsoportjában fejeztetik ki és megvilágítják, a kísérleti állat rövid időn belül felébred, és teljesen normális viselkedést mutat. Gátlással ugyanakkor megakadályozható a felébredés, ami közvetlen bizonyítékot szolgáltat az adott sejtcsoport szerepére. Az eljárás eszköztára ma már az idegrendszer szinte minden aktivitásánál - az agressziótól a szexuális és táplálkozási folyamatokon át a félelemig, a szorongásig és a tanulásig - alkalmazható.
A neurobiológus rámutatott: a módszert jelenleg elsősorban egereken alkalmazzák, embernél egyelőre csak a retinában jön szóba a technológia. Mivel azonban az emlősök idegrendszerének felépítése hasonló, ha a kísérletek során egérben azonosítanak egy-egy stresszért vagy szorongásért felelős sejtcsoportot, anatómiai módszerekkel igazolható annak emberi jelenléte is. Ezáltal új gyógyszercélpontok (targetek) határozhatók meg, amelyekre hatékony humán terápiák fejleszthetők ki.
Arra a kérdésre, hogy emberi agyba ültetnek-e majd száloptikát a Parkinson-kóros betegeknél alkalmazott mély agyi stimulációs elektródákhoz hasonlóan, a kutató elmondta: léteznek már kezdeti lépések, de a technológia hosszú távú alkalmazhatóságához még rendkívül szigorú ellenőrzésekre és klinikai vizsgálatokra van szükség, így a humán alkalmazás ideje jelenleg még megjósolhatatlan.
Acsády László kitért arra is, hogy a Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézetben (KOKI) több kutatócsoport is dolgozik az eljárással. Az intézeten belül 2014-ben az ő Thalamusz-kutatócsoportjuk alkalmazta elsőként az optogenetikai módszert élő állatban: egérmodelleken végzett kísérleteikben képesek voltak célzottan ki- és bekapcsolni az idegsejteket, ezzel feltárva az alvási fázisok váltakozását, az ébrenlét fenntartását, valamint a stressz és a szorongás kialakulásának hálózati mechanizmusait.
Ezek a kutatások közvetlen alapul szolgálnak a humán pszichiátriai betegségek és alvászavarok új típusú gyógyszercélpontjainak azonosításához - tette hozzá.
Georg Nagelt meglepetésként érte a Nobel-díj
Georg Nagelt meglepetésként érte a Nobel-díj, mert úgy gondolta, még korai, hogy díjazzák az optogenetikai eljárást. Mint a Nobel-díj honlapjának adott interjúban elmondta, eddig egyetlen páciensről tud, aki profitált az eljárásból.
A Nobel-díj honlapja számára készült telefonos interjúban Georg Nagel arról is beszélt, hogy az olaszországi hegyeknél érte a hír az elismerésről. Mint elmondta, olasz feleségének szülővárosában, Nápolyban töltik a hideg évszakokat nyugdíjas éveikben, mivel ott sokkal jobb az idő, mint Németországban.
A beszélgetés során elhangzott, hogy az optogenetikai eljárás forradalmasította az idegtudományt, Nagel részéről pedig komoly munka és kitartás kellett ahhoz, hogy bizonyítsa, a csatornarodopszin nevű fehérje kék fény hatására megnyílik, és ionok áramlanak a sejtbe.
Peter Hegemann hálás, hogy két barátjával kapta meg a díjat
Peter Hegemann hálás, hogy két kollégájával és barátjával, Georg Nagellel és Karl Deisseroth-szal együtt kapja meg az orvosi-élettani Nobel-díjat a fényérzékeny ioncsatornákkal és az optogenetikával kapcsolatos felfedezésekért. A Nobel-díj honlapjának adott interjújában hozzátette, hogy időbe telt feldolgoznia a hihetetlen hírt.
Amikor arról kérdezték, hogyan jutott el hozzá a díj híre, Peter Hegemann elmondta, hogy egy visszahívást kérő e-mailt kapott, amelynek nem is tulajdonított volna nagy jelentőséget, ha nem veszi észre, hogy a telefonszám svéd. Az országhívószámra hajózási tapasztalataiból emlékezett.
Arról is beszélt, hogy Georg Nagellel és Karl Deisseroth-szal sokat dolgoztak azon, hogy azonosítsák a Chlamydomonas nevű zöldalga fényreceptorát, majd az idegtudományban alkalmazzák azt.
Elhangzott, hogy Peter Hegemann nagyon érdekesnek találta a Chlamydomonas különös fényérzékenységének rejtélyét, amelyről az első tanulmány 1866-ban jelent meg egy orosz tudós tollából, aki elektromosság nélkül vizsgálta az organizmust, és mégis meglepően eredményesek voltak a kísérletei.
Kíváncsisága kapcsán Peter Hegemann elmondta: a fiatal tudósoknak nem azt tanácsolja, hogy fejlesszék az optogenetikát, hanem azt, hogy találják meg saját, új területüket.
