Przełom w badaniu mózgu za pomocą światła

Zgromadzenie Noblowskie Instytutu Karolinska uhonorowało trzech naukowców za ich kluczowy wkład w zrozumienie mechanizmów funkcjonowania ludzkiego mózgu. Laureaci – 54-letni Amerykanin Karl Deisseroth, 71-letni Peter Hegemann oraz 73-letni Georg Nagel – podzielą się nagrodą pieniężną w wysokości 12 milionów koron szwedzkich, co stanowi równowartość około 1,2 miliona dolarów.

Nagrodzona optogenetyka opiera się na wykorzystaniu światła do niezwykle precyzyjnego włączania lub wyłączania aktywności poszczególnych komórek nerwowych w żywym organizmie. Metoda ta pozwala badaczom na dokładne obserwowanie zależności między konkretnymi neuronami a złożonymi zachowaniami, takimi jak procesy uczenia się, odczuwanie strachu czy mechanizmy uzależnień.

Od obserwacji glonów do optogenetyki

Fundamenty technologii zostały położone na początku lat 90. XX wieku, gdy Peter Hegemann zainteresował się szybką reakcją na światło u glonów z rodzaju Chlamydomonas. Georg Nagel zweryfikował jego hipotezę eksperymentalnie, odkrywając w tych organizmach kanałorodopsynę-2, czyli białko, które pod wpływem impulsu świetlnego otwiera kanały jonowe w błonie komórkowej.

Kolejnym etapem było wykazanie przez Hegemanna i Nagela w 2003 roku, że białka te można wprowadzić do komórek ssaków, by wywoływać w nich impulsy elektryczne. W 2005 roku Karl Deisseroth z powodzeniem zastosował tę zasadę w komórkach nerwowych szczura, a rok później technika ta oficjalnie zyskała miano optogenetyki.

Perspektywy medyczne i terapeutyczne

Obecnie optogenetyka jest wykorzystywana w laboratoriach na całym świecie, ale naukowcy pokładają w niej duże nadzieje jako w narzędziu przyszłych terapii. Trwają badania nad przywracaniem wzroku osobom ze zwyrodnieniem barwnikowym siatkówki oraz nad udoskonaleniem implantów ślimakowych, które dzięki stymulacji świetlnej mogłyby działać precyzyjniej niż obecne urządzenia elektryczne.

Technologia ta znajduje również zastosowanie w modelowaniu chorób neurologicznych i psychiatrycznych, takich jak choroba Alzheimera, schizofrenia, padaczka czy Parkinson. Choć prace nad praktycznym zastosowaniem tych odkryć w leczeniu ludzi trwają, eksperci podkreślają, że metoda ta całkowicie zmieniła standardy neurobiologii, przesuwając granice możliwości badawczych.