Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 2026 году получили ученые, которые разработали метод оптогенетики — технологию, позволяющую с помощью света управлять активностью отдельных клеток нервной системы, передает Belles.kz.

Лауреатами стали американский нейробиолог Карл Дейссерот, а также немецкие биофизики Петер Хегеман и Георг Нагель. Премию им присудили «за открытия, касающиеся светоуправляемых ионных каналов и оптогенетики».

Что такое оптогенетика

Оптогенетика позволяет буквально «включать» и «выключать» определенные клетки с помощью света.

Для этого в нужные клетки внедряют ген светочувствительного белка. После такой генетической модификации клетка начинает реагировать на свет: в зависимости от типа белка ее электрическую активность можно активировать или, наоборот, подавлять.

Так ученые получают возможность точечно воздействовать на отдельные нейроны и наблюдать, какую функцию они выполняют.

Например, если при активации определенной группы нейронов у животного появляется страх, а при их отключении реакция исчезает, исследователи могут предположить, что именно эта нейронная цепь участвует в формировании страха.

Таким же способом изучают механизмы памяти, зависимости, депрессии, сна, голода, агрессии, мотивации и других процессов.

Как все началось с водоросли

В основе технологии лежит открытие светочувствительных белков — родопсинов.

Петер Хегеман изучал одноклеточную водоросль хламидомонаду и обратил внимание на то, насколько быстро она реагирует на свет. Выяснилось, что за эту реакцию отвечают особые белки, способные изменять движение ионов через клеточную мембрану.

Позже ученые обнаружили разные виды таких белков. Одни могут активировать электрическую активность клетки, другие — подавлять ее.

Хегеман и Нагель доказали, что для придания клетке чувствительности к свету достаточно встроить в нее всего один ген, отвечающий за такой белок.

Дейссерот применил это открытие к нейронам. В 2005 году исследователи продемонстрировали, что нервными клетками со встроенным светочувствительным белком можно управлять при помощи света. Это стало одним из важнейших инструментов современной нейробиологии.

Можно ли управлять воспоминаниями

В экспериментах на мышах ученые уже научились воздействовать на нейронные цепи, связанные с определенными воспоминаниями.

Активация некоторых групп клеток могла вызывать у животных поведенческую реакцию, связанную с ранее пережитым опытом.

В других экспериментах повторная активация нейронов, которые работали во время обучения, влияла на сохранение приобретенного навыка.

Это позволяет ученым изучать не только то, как воспоминания формируются, но и каким образом они закрепляются в мозге.

Главное преимущество метода заключается в его точности. Поведение человека и животных зависит не от одного конкретного участка мозга, а от сложных сетей нейронов. Оптогенетика позволяет исследовать отдельные звенья этих сетей и выяснять их роль.

Поможет ли оптогенетика лечить болезни

Одним из наиболее перспективных направлений считается восстановление зрения.

При некоторых наследственных заболеваниях сетчатки светочувствительные клетки глаза погибают. Ученые пытаются генетически модифицировать другие сохранившиеся клетки так, чтобы они тоже могли реагировать на свет.

В 2021 году исследователи уже смогли частично восстановить зрительные функции у человека с наследственным заболеванием сетчатки с помощью подобного подхода.

Однако говорить о полноценном возвращении зрения пока рано. Технология все еще находится на стадии развития.

Оптогенетика также активно исследуется в связи с болезнью Паркинсона. Ученые используют ее для изучения нейронных цепей, нарушения в которых приводят к проблемам с движением, тремору и мышечной скованности.

Эксперименты на животных показывают, что прицельное воздействие на такие нейронные сети может помочь корректировать их патологическую активность.

При этом оптогенетика пока не стала стандартным методом лечения болезни Паркинсона. Большинство исследований по-прежнему проводятся на животных.