Нобелевскую премию по медицине присудили создателям оптогенетики

Нобелевская ассамблея Каролинского института присудила премию за разработку оптогенетики — метода, который позволяет активировать нервные клетки с помощью света. Лауреаты разделят между собой 12 млн шведских крон, или около $1,2 млн.

В начале 1990-х годов Петер Хегеманн изучал одноклеточную водоросль Chlamydomonas. Она перемещается к источнику света с помощью светочувствительного «глазка». Электрический сигнал в клетке возникал примерно через 0,5 миллисекунды после освещения.

Позже Хегеманн вместе с Георгом Нагелем обнаружил в водоросли каналродопсины-1 и -2. Это светочувствительные белки, которые одновременно воспринимают свет и работают как ионные каналы. Под его воздействием каналы открываются и пропускают положительно заряженные частицы, создавая электрический сигнал.

В 2003 году ученые показали, что каналродопсин-2 можно использовать для генерации электрических сигналов в клетках с помощью света. В 2005 году Карл Дайссерот ввел ген этого белка в нейроны крысы. После освещения синим светом клетки начали вырабатывать нервные импульсы.

В 2007 году группа Дайссерота внедрила ген каналродопсина-2 в нейроны моторной коры живых мышей. Через имплантированное оптическое волокно исследователи освещали клетки и управляли движением усов животных. В том же году ученые активировали светом нейроны, связанные с бодрствованием, и разбудили спящих мышей.

Оптогенетика позволяет по отдельности включать и выключать разные типы нейронов. С ее помощью исследователи изучали нейронные цепи, связанные с болью, социальным поведением, жаждой, питанием, вниманием, циркадными ритмами и заботой о потомстве. Метод применяли в исследованиях депрессии, тревожности, шизофрении, болезни Альцгеймера и болезни Паркинсона.

В 2012 году Дайссерот и Сусуму Тонегава активировали у мышей энграмму — нейронный след воспоминания — и вызвали реакцию страха без реальной угрозы. В Нобелевском комитете отметили, что оптогенетика открыла возможности для картирования мозга, о которых раньше можно было только мечтать.

Метод испытывают в клинической медицине. В исследованиях с его помощью удалось частично восстановить зрение у пациентов с пигментным ретинитом. Оптогенетику также планируют применять при разработке кохлеарных имплантов.