Tegoroczną Nagrodę Nobla z medycyny i fizjologii otrzymali Karl Deisseroth, Peter Hegemann oraz Georg Nagel za odkrycie kanałów jonowych sterowanych światłem i rozwój optogenetyki. Badacze wykorzystali światłoczułe białko z glonów – kanałorodopsynę – do stworzenia precyzyjnego przełącznika aktywującego neurony impulsami światła. Odkrycie to zrewolucjonizowało neurobiologię, umożliwiając badanie obwodów mózgowych odpowiedzialnych za pamięć, emocje i leczenie chorób psychicznych.
Od glonu do neuronu
Wszystko zaczęło się od badań nad jednokomórkowym glonem mikroskopijnej wielkości, w którym Peter Hegemann i Georg Nagel zidentyfikowali białko o nazwie kanalorodopsyna. Następnie Karl Deisseroth przekształcił to białko w precyzyjny, sterowany światłem przełącznik dla komórek nerwowych.
Jak naprawdę powstaje mózg? Niezwykłe odkrycie naukowców podważa dotychczasową wiedzę
Sposób, w jaki mózg zarządza emocjami, zachowaniem czy funkcjami życiowymi, przez wieki pozostawał tajemnicą. W XX wieku naukowcy zaczęli wiązać konkretne obszary mózgu z określonymi zadaniami, jednak dotychczasowe metody nie pozwalały na jednoznaczne dowiedzenie relacji przyczynowo-skutkowych. Obraz mózgu przypominał pobieżny szkic, pełen białych plam i pytań. Dzięki optogenetyce ten stan rzeczy ulega całkowitej zmianie.
— Optogenetyka daje nam możliwości mapowania mózgu, o jakich kiedyś mogliśmy tylko marzyć — podkreśla Per Svenningsson, przewodniczący Komitetu Noblowskiego ds. Fizjologii lub Medycyny.
Jak doszło do odkrycia
Wszystko zaczęło się od pytania, które zadał sobie Peter Hegemann: jak jednokomórkowy glon Chlamydomonas potrafi płynąć w stronę światła? Razem z Georgem Naglem odkrył na powierzchni komórki glonu białko o nazwie kanalorodopsyna.
Oświetlenie kanalorodopsyny niebieskim światłem powoduje otwarcie kanalików wewnątrz białka, przez które do wnętrza komórki natychmiast wpływają naładowane jony, generując impuls elektryczny. Badacze zauważyli, że bez względu na to, do jakiej komórki wprowadzi się to białko — staje się ona wrażliwa na światło.
Karl Deisseroth wprowadził gen odpowiedzialny za produkcję kanalorodopsyny bezpośrednio do układu nerwowego szczura. Za pomocą impulsów niebieskiego światła był w stanie na zawołanie wywoływać sygnały nerwowe. Później z powodzeniem zastosował ten "świetlny przełącznik" w mózgach żywych myszy.
Co zmieni optogenetyka
Optogenetyka w błyskawicznym tempie zdobyła światowe uznanie. Zastosowanie tej metody pozwala naukowcom na precyzyjne wskazywanie grup neuronów odpowiedzialnych za konkretne wspomnienia, emocje i zachowania powiązane z zaburzeniami neurologicznymi i psychicznymi.
Prowadzenie zaawansowanych badań nad przywracaniem wzroku osobom ze znaczną niepełnosprawnością narządu wzroku.
Treści w naszych serwisach służą celom informacyjno-edukacyjnym i nie zastępują konsultacji lekarskiej. Przed podjęciem decyzji zdrowotnych skonsultuj się ze specjalistą.
