Нобелівський комітет у Стокгольмі повідомив у понеділок, 5 жовтня, що Нобелівську премію з фізіології або медицини за 2026 рік отримають троє вчених. Вони знайшли спосіб вмикати й вимикати окремі нервові клітини за допомогою світла. Лауреатами стали американець Карл Дайсерот зі Стенфордського університету та німці Петер Хегеман з Берлінського університету імені Гумбольдта і Георг Нагель з Вюрцбурзького університету. Саме вони заклали основи методу, який сьогодні відомий як оптогенетика. З його допомогою лабораторії по всьому світу вмикають і вимикають конкретні нейрони в живому мозку, не торкаючись сусідніх клітин.

Історія почалася на початку 1990-х у Інституті Макса Планка. Там Хегеман намагався зрозуміти, чому одноклітинна зелена водорість Chlamydomonas сама знаходить шлях до світла. Разом із Нагелем він знайшов відповідь: на межі клітини є білок під назвою channelrhodopsin. Коли на нього падає світло, білок відкривається, наче двері, і пропускає заряджені частинки крізь мембрану — так виникає електричний сигнал. Спочатку лабораторія Хегемана відкрила перший варіант білка, channelrhodopsin-1, а рік пізніше Нагель показав: другий варіант, ChR2, відкривається інакше і реагує на синє світло.

Думка про те, що світло може керувати нервовими клітинами, з'явилася задовго до самого відкриття. Біолог Френсіс Крик свого часу казав, що світло було б «ідеальним сигналом» для керування нейронами, але визнавав, що за його часів ця думка була «дуже далеко від реальності». У 1970-х фізик Річард Форк з Bell Laboratories опублікував у журналі Science першу спробу запустити нерв світлом — щоправда, у морського слимака Aplysia, без жодного гена і без практичної користі. Знадобилося ще одне поколінню вчених, перш ніж Хегеман, Нагель і Дайсерот перетворили цю ідею на робочий інструмент.

Прорив стався у 2005 році, коли Дайсерот вставив ген channelrhodopsin у нейрони щурів, вирощені в лабораторній чашці, і опублікував результат у журналі Nature Neuroscience. Короткий спалах світла змушував клітини подавати нервовий сигнал за частку мілісекунди — з точністю, якої досі не давав жоден інший метод. Через два роки, у 2007-му, його команда повторила експеримент уже на живому мозку миші: оптичне волокно, введене в череп тварини, подавало синє світло до нейронів, у які попередньо вбудували ген світлочутливого білка. Світло змушувало ці нейрони працювати за командою. Сама назва «оптогенетика» увійшла в обіг у 2006 році.

Метод дав ученим те, чого їм раніше не вистачало: можливість вимкнути рівно одну групу нейронів і подивитися, як поводиться мозок без них. Раніше доводилося лише гадати за допомогою ліків чи електродів, які зачіпають усе навколо. Завдяки цьому дослідники змогли з'ясувати, які саме клітини керують голодом, страхом, агресією і соціальною поведінкою. Наприклад, у 2012 році вчені за допомогою світла активували конкретну групу нейронів, пов'язану з одним спогадом про страх у миші, і довели: пам'ять зберігається у чітко визначених клітинах, а не розсіяна по всьому мозку. Член Нобелівського комітету Абдель Ель Маніра пояснив, що так дослідники отримали «потужний інструмент» для вивчення мозку, який «досі приховує безліч загадок».

14 років сліпоти, потім окуляри з камерою

Оптогенетика залишається передусім дослідницьким інструментом, а не готовими ліками. Тому й самі лауреати обережно говорять про її клінічне застосування. Першим у клінічні випробування потрапив метод повернення зору людям із пігментним ретинітом — спадковою хворобою, за якої світлочутливі клітини в оці поступово відмирають. В одному з випробувань лікарі за допомогою генної терапії ввели білок ChrimsonR у клітини зорового нерва пацієнта, який був сліпим 14 років. Йому дали спеціальні окуляри з камерою, яка проєктує зображення прямо на ці клітини. Після приблизно п'яти місяців навчання, а потім ще семи, чоловік навчився знаходити, торкатися і рахувати предмети перед собою — те, що без окулярів було для нього неможливим. У тесті з зошитом він упізнав предмет 36 разів із 39, а під час рахування чашок — трохи більш ніж у половині спроб. Подібні випробування проводять і для кохлеарних імплантів при глухоті. Лабораторії перевіряють той самий принцип при хворобі Паркінсона, епілепсії та депресії — поки що лише на тваринах або на ранньому етапі досліджень з людьми.

Нобелівський комітет застеріг: здатність активувати світлом конкретний спогад чи відчуття порушує питання, де закінчується лікування і де починається втручання у свідомість людини. Сам Дайсерот говорить про своє відкриття більше як учений, ніж як лікар. «Зараз ми намагаємося зрозуміти, як використати цю точність, щоб знайти нові методи лікування і підходи», — сказав він.

Троє лауреатів поділять між собою премію в 12 мільйонів шведських крон, приблизно 1,2 мільйона доларів, рівними частками. Церемонія нагородження запланована на 10 грудня у Стокгольмі — у день річниці смерті Альфреда Нобеля. Через кілька годин після оголошення Дайсерот сказав, що повертається до роботи в лабораторії: «Нам ще є що відкривати».