Trei cercetători din SUA și Germania au câștigat premiul Nobel pentru Medicină. Descoperirea lor permite controlarea celulelor nervoase cu ajutorul luminii

Adunarea Nobel a Institutului Karolinska din Suedia i-a desemnat pe Karl Deisseroth, în vârstă de 54 de ani, Peter Hegemann, în vârstă de 71 de ani, și Georg Nagel, în vârstă de 73 de ani, pentru descoperirile lor referitoare la canalele ionice activate de lumină și la optogenetică.

Thomas Perlmann, secretarul general al Adunării Nobel de la Institutul Karolinska, a explicat că optogenetica permite activarea sau dezactivarea activității unor celule nervoase individuale într-un creier viu.

Potrivit acestuia, metoda este utilizată în prezent în laboratoare din întreaga lume pentru cercetarea mecanismelor creierului și pentru aprofundarea înțelegerii modului în care funcționează acesta.

Anna Wedell, profesor de genetică și membră a Comitetului Nobel pentru Fiziologie sau Medicină, a arătat că dezvoltarea optogeneticii a deschis o nouă eră în neuroștiință, însă cercetările se află încă la început. Metoda permite, pentru prima dată, studierea modului în care creierul procesează informația și a felului în care diferiți neuroni interacționează la nivelul întregului creier.

Cei trei laureați vor împărți premiul în valoare de 12 milioane de coroane suedeze, echivalentul a aproximativ 1,2 milioane de dolari, conform Reuters.

În zilele următoare vor fi anunțați și câștigătorii premiilor Nobel pentru fizică, chimie, literatură, pace și economie din acest an. Câștigătorul sau câștigătorii Premiului Nobel pentru Pace 2026 vor fi anunțați vineri.

Descoperirea care a stat la baza optogeneticii

Descoperirea care a stat la baza optogeneticii a început la începutul anilor 1990, când Peter Hegemann a studiat modul în care alga Chlamydomonas reacționează la lumină într-un interval de doar jumătate de milisecundă.

Hegemann a emis ipoteza că o singură proteină este responsabilă atât pentru captarea luminii, cât și pentru funcționarea ca un canal ionic.

Georg Nagel a testat această ipoteză prin introducerea unor gene de Chlamydomonas în ovule de broască. În urma experimentelor, el a descoperit channelrhodopsin-2, un canal ionic sensibil la lumină.

În 2003, Nagel și Hegemann au publicat rezultate care arătau că această proteină putea fi introdusă în celule umane și de hamster pentru a genera impulsuri electrice cu ajutorul luminii.

Doi ani mai târziu, la Universitatea Stanford, Karl Deisseroth a demonstrat aplicarea tehnicii pe celule nervoase de șobolan. Metoda a primit denumirea de optogenetică în 2006.

Deisseroth a subliniat relația strânsă de colaborare pe care a avut-o de-a lungul anilor cu Hegemann și Nagel, cei trei publicând împreună lucrări științifice și realizând numeroase descoperiri în cadrul unor întâlniri și colaborări de lungă durată.

Soția lui Deisseroth, Michelle Monje-Deisseroth, care a realizat cercetări de pionierat în domeniul cancerelor cerebrale, a relatat că cei doi dormeau atunci când au fost sunați de Institutul Karolinska pentru a fi informați despre premiu.

Ea a descris apelul drept o trezire binevenită și și-a exprimat entuziasmul, onoarea și mândria față de soțul său. Potrivit acesteia, cercetările lui Deisseroth au deschis numeroase noi direcții de cercetare pentru înțelegerea biologiei normale și a bolilor.

Cercetările pot contribui la dezvoltarea unor tratamente

Cercetările celor trei laureați oferă noi informații despre afecțiunile creierului. Modelele animale sunt utilizate pentru studierea schizofreniei, bolii Alzheimer, bolii Parkinson, epilepsiei și dependenței, afecțiuni care afectează milioane de oameni la nivel mondial și pentru care opțiunile de tratament sunt limitate.

Karl Deisseroth a utilizat optogenetica pentru a controla mișcările mustăților șoarecilor prin activarea unor celule nervoase specifice din cortexul motor. El a folosit, de asemenea, lumina pentru a trezi șoareci aflați în stare de somn, confirmând astfel că anumite celule nervoase controlează starea de veghe.

Anna Wedell a explicat că existența unor modele de șoareci pentru demență, epilepsie și dependență le permite cercetătorilor să identifice celulele active în aceste boli și, pe baza acestor informații, să stabilească unde trebuie căutate mecanisme similare la oameni.

Optogenetica este utilizată și în cercetări care urmăresc restabilirea vederii persoanelor care au orbit din cauza retinitei pigmentare, o boală progresivă a ochilor. Procedura presupune introducerea unei proteine sensibile la lumină în retină.

În cazul retinitei pigmentare, pacienții își pierd fotoreceptorii, respectiv bastonașele și conurile din retină, însă unele celule sănătoase rămân. Cercetătorii folosesc optogenetica pentru stimularea acestor celule sănătoase, activarea nervului optic și generarea percepției vizuale la nivelul creierului, a explicat Per Svenningsson, profesor de neurologie la Institutul Karolinska.

Oamenii de știință speră, de asemenea, că optogenetica ar putea contribui la îmbunătățirea implanturilor cohleare. Tehnologia ar putea permite stimularea nervului auditiv cu o precizie mai mare decât dispozitivele electrice utilizate în prezent.

Printre cele mai avansate tratamente dezvoltate pe baza acestor cercetări se numără o terapie pentru tulburările din spectrul autist dezvoltată de compania americană de biotehnologie MapLight și un tratament destinat restabilirii vederii în cazul retinitei pigmentare, dezvoltat de compania americană Nanoscope. Ambele tratamente mai au însă nevoie de timp înainte de a putea ajunge la pacienți.

Optogenetica împinge limitele cercetării

Manuel Valero, cercetător la Hospital del Mar din Barcelona, unde conduce Laboratorul de Calcul Neural, consideră că optogenetica a permis cercetătorilor să extindă limitele dintre știință și science-fiction.

În modelele animale de laborator, cercetătorii au reușit să controleze emoții, să creeze amintiri false și chiar să recupereze amintiri pierdute în modele de boală Alzheimer. Potrivit lui Valero, una dintre marile promisiuni care trebuie încă îndeplinite este chiar una dintre promisiunile aflate la baza dezvoltării optogeneticii, respectiv capacitatea de a trata bolile creierului uman.

Karl Deisseroth, născut în Boston, și-a dorit inițial să urmeze o carieră în neurochirurgie. Ulterior, după ce a întâlnit pacienți care sufereau, și-a schimbat direcția către psihiatrie. Experiențele sale l-au determinat să caute răspunsuri la întrebări precum motivul pentru care depresia privează oamenii de bucurie și cauzele autismului.

Peter Hegemann a manifestat încă din tinerețe o fascinație pentru știință și explorare. El a descris cercetarea științifică drept un proces asemănător cartografierii unui teritoriu necunoscut.

Georg Nagel s-a îmbolnăvit grav la vârsta de cinci ani și și-a petrecut multe dintre vacanțele de vară trecând prin intervenții chirurgicale. Ulterior, el a lucrat ca profesor, a deschis o cafenea și a început să practice zborul cu deltaplanul ca hobby.