Исследования светочувствительных белков у одноклеточной зеленой водоросли привели к созданию оптогенетики — метода, который позволяет управлять активностью отдельных нервных клеток с помощью света. Подход помогает изучать механизмы памяти, страха, движения и чувства награды. Его появление стало одним из наиболее значимых событий в современной нейробиологии.
В 1980-х годах Петер Хегеман исследовал водоросль Chlamydomonas reinhardtii, способную распознавать направление света и двигаться к его источнику. Позднее вместе с Георгом Нагелем он изучал каналородопсины — белки, работающие как каналы в клеточной мембране. Под воздействием света они открываются, пропускают заряженные частицы и изменяют электрическое состояние клетки.
Затем ученые выяснили, что ген такого белка можно перенести в другие клетки. Карл Дайссерот из Стэнфордского университета и его коллеги внедрили его в нервные клетки и доказали, что короткая вспышка света способна почти мгновенно активировать нейрон. Позже метод применили в живом мозге, что позволило исследователям воздействовать на выбранные типы клеток значительно точнее, чем при электрической стимуляции.
Оптогенетика дала возможность не только наблюдать за работой мозга, но и проверять причинно-следственные связи. С ее помощью изучают память, эмоции, мотивацию, двигательные функции и социальное поведение, а также механизмы болезни Паркинсона, эпилепсии, депрессии и тревожных расстройств. При этом эксперименты на животных не означают немедленного перехода технологии к массовому лечению людей.
Одним из первых направлений клинических исследований стало восстановление зрения при тяжелых заболеваниях сетчатки, включая пигментный ретинит. Ученые пытаются сделать светочувствительными сохранившиеся клетки, которые обычно не выполняют такую функцию. Первые работы с участием людей показали возможность частичного улучшения зрения, однако для подтверждения эффективности и безопасности необходимы дальнейшие исследования.
Ключевой вклад в развитие метода Нобелевский комитет связал с работами Хегемана, Нагеля и Дайссерота. Как сообщает «Московский комсомолец», трое ученых разделят премию в размере 12 млн шведских крон, а церемония вручения традиционно пройдет 10 декабря. Их исследования показали, что фундаментальная работа с микроорганизмами может спустя годы привести к созданию инструмента для точного изучения человеческого мозга.