Με το Νόμπελ Ιατρικής και Φυσιολογίας 2026 τιμώνται ο Αμερικανός Karl Deisseroth (Καρλ Ντάισεροθ) και οι Γερμανοί Peter Hegemann (Πέτερ Χέγκεμαν) και Georg Nagel (Γκέοργκ Νάγκελ) για το έργο τους στην Οπτογενετική, ανακοίνωσε το Ινστιτούτο Καρολίνσκα της Στοκχόλμης.
Με το φετινό βραβείο τιμάται η τριάδα των επιστημόνων «για τις ανακαλύψεις τους σχετικά με τα φωτοενεργοποιούμενα ιοντικά κανάλια και την οπτογενετική», μια μέθοδο που επιτρέπει να δειχθεί ο τρόπος με τον οποίο τα νευρικά κύτταρα διαμορφώνουν τις αναμνήσεις, τα συναισθήματα και τις συμπεριφορές στο εσωτερικό του εγκεφάλου», ανακοίνωσε η Επιτροπή του Νόμπελ.
Τι είναι η οπτογενετική
Ο όρος περιγράφει τον συνδυασμό γενετικών και οπτικών μεθόδων ώστε συγκεκριμένα κύτταρα ενός ζωντανού οργανισμού να μπορούν να ελέγχονται με φως.
Στη νευροεπιστήμη, η τεχνική επιτρέπει στους ερευνητές να ενεργοποιούν ή να αναστέλλουν επιλεγμένους νευρώνες και να παρακολουθούν τι συμβαίνει στη συνέχεια σε ένα νευρωνικό κύκλωμα ή στη συμπεριφορά ενός οργανισμού.
Δεν γίνονται όμως όλοι οι νευρώνες φωτοευαίσθητοι. Με γενετικές τεχνικές, οι επιστήμονες μπορούν να στοχεύσουν συγκεκριμένους τύπους κυττάρων και να τους κάνουν να παράγουν φωτοευαίσθητες πρωτεΐνες, γνωστές ως οψίνες. Οταν στη συνέχεια αυτά τα κύτταρα φωτιστούν με το κατάλληλο μήκος κύματος, οι πρωτεΐνες αντιδρούν και μεταβάλλουν την ηλεκτρική δραστηριότητα των νευρώνων.
Πώς «ανάβει» ένας νευρώνας με φως
Στην καρδιά της ανακάλυψης βρίσκεται μια κατηγορία πρωτεϊνών που ονομάζονται channelrhodopsins (καναλοροδοψίνες). Οι πρωτεΐνες αυτές βρίσκονται στη μεμβράνη ορισμένων μικροοργανισμών και λειτουργούν ως κανάλια ιόντων που ανοίγουν όταν δεχθούν φως.
Μία από τις σημαντικότερες είναι η channelrhodopsin-2 (ChR2), η οποία προέρχεται από το μονοκύτταρο πράσινο φύκι Chlamydomonas reinhardtii. Οταν φωτιστεί με μπλε φως, το κανάλι ανοίγει και επιτρέπει σε θετικά φορτισμένα ιόντα να περάσουν μέσα από την κυτταρική μεμβράνη. Η μεταβολή αυτή μπορεί να προκαλέσει την ηλεκτρική ενεργοποίηση του νευρώνα.
Υπάρχουν αντίστοιχα και φωτοευαίσθητες πρωτεΐνες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αναστολή της νευρωνικής δραστηριότητας. Ετσι, ανάλογα με το εργαλείο που επιλέγεται, το φως μπορεί να λειτουργήσει ως εξαιρετικά γρήγορος διακόπτης για τη δραστηριότητα συγκεκριμένων νευρικών κυττάρων.
Τι μπορούν να μελετήσουν οι επιστήμονες με την οπτογενετική
Η δυνατότητα επιλεκτικού ελέγχου των νευρώνων έδωσε στους ερευνητές ένα εργαλείο για να διερευνούν ποια νευρωνικά κυκλώματα συνδέονται με συγκεκριμένες λειτουργίες και συμπεριφορές.
Οπτογενετικές μέθοδοι έχουν χρησιμοποιηθεί σε ερευνητικά μοντέλα για τη μελέτη κυκλωμάτων που σχετίζονται, μεταξύ άλλων, με την κίνηση, τη μνήμη, το κίνητρο, το άγχος, τον εθισμό, τον κιρκάδιο ρυθμό, την επιθετικότητα και τις κοινωνικές συμπεριφορές.
Η Επιτροπή Νόμπελ σημειώνει ότι η μέθοδος χρησιμοποιείται πλέον σε εργαστήρια σε όλο τον κόσμο για τη διερεύνηση της λειτουργίας του εγκεφάλου.
Από το ερευνητικό εργαστήριο στις κλινικές δοκιμές
Η οπτογενετική παραμένει πρωτίστως ένα ερευνητικό εργαλείο, ωστόσο ορισμένες εφαρμογές της έχουν ήδη φτάσει σε κλινικές δοκιμές.
Ενας από τους τομείς που μελετώνται περισσότερο είναι η μελαγχρωστική αμφιβληστροειδοπάθεια (retinitis pigmentosa), μια ομάδα κληρονομικών παθήσεων στις οποίες εκφυλίζονται τα φωτοευαίσθητα κύτταρα του αμφιβληστροειδούς.
Το 2021, ερευνητές ανέφεραν στο Nature Medicine την πρώτη περίπτωση μερικής λειτουργικής αποκατάστασης της όρασης σε τυφλό ασθενή με τη χρήση οπτογενετικής θεραπείας. Στην προσέγγιση αυτή χρησιμοποιήθηκε γονιδιακή παρέμβαση για να γίνουν συγκεκριμένα κύτταρα του αμφιβληστροειδούς ευαίσθητα στο φως, σε συνδυασμό με ειδικά γυαλιά που μετέτρεπαν τις οπτικές πληροφορίες σε φωτεινά ερεθίσματα.
Το 2026 έχουν επίσης δημοσιευθεί αποτελέσματα πρώιμων κλινικών δοκιμών διαφορετικών οπτογενετικών προσεγγίσεων για προχωρημένη μελαγχρωστική αμφιβληστροειδοπάθεια. Τα αποτελέσματα παραμένουν ερευνητικά και οι μελέτες αξιολογούν πρωτίστως την ασφάλεια και πιθανές ενδείξεις αποτελεσματικότητας.
Ερευνάται επίσης η δυνατότητα αξιοποίησης της οπτογενετικής για πιο ακριβή διέγερση του ακουστικού νεύρου σε μελλοντικές εφαρμογές κοχλιακών εμφυτευμάτων.