Trwa tydzień noblowski. Zwykle rozmawiamy w programie o wojnach, wyborach i sojuszach, ale nagrody Nobla też mówią coś o świecie: o tym, gdzie powstaje wiedza, kto ją finansuje i jak długo trzeba czekać, aż przyniesie korzyść ludziom. Laureatami w dziedzinie fizjologii lub medycyny zostali dwaj Niemcy, Peter Hegemann i Georg Nagel, oraz Amerykanin Karl Deisseroth. Komitet docenił ich odkrycia dotyczące światłoczułych kanałów jonowych i optogenetyki.
Lampka w komórce nerwowej
– Dla mnie jako neurobiologa to jest Nagroda Nobla z neurobiologii – mówi prof. Dziembowska. Chodzi o odkrycie kanału jonowego, który aktywuje światło i który można włączać i wyłączać w komórkach nerwowych w żywym mózgu.
Czytaj więcej
Szwedzki Instytut Karolinska przyznał Nagrodę Nobla 2026 w dziedzinie fizjologii i medycyny. Laureatami zostali Karl Deisseroth, Peter Hegemann ora...
Historia zaczyna się od bardzo prostego organizmu. Chlamydomonas to jednokomórkowy zielony glon, który pływa w stronę światła. Naukowców ciekawiło, jak to robi. Na glonie znaleźli plamkę oczną, czyli miejsce reagujące na światło, i podejrzewali, że kryje się w nim światłoczułe białko działające jak kanał jonowy. Kolejny krok zrobiono na oocytach żaby. Po wprowadzeniu do nich mRNA kodującego to białko i oświetleniu komórek pojawił się mierzalny impuls. W ten sposób potwierdzono, że to rzeczywiście kanał jonowy sterowany światłem. Dopiero potem przyszła kolej na neurony: najpierw w laboratoryjnej szalce, później w mózgu zwierząt.
Białko nazywa się channelrodopsyną-2. Po oświetleniu niebieskim światłem kanał otwiera się bardzo szybko, do komórki napływają jony dodatnie i neuron się aktywuje. – To naśladuje naturalny impuls nerwowy, który powstaje w naszym mózgu, kiedy myślimy, mówimy, formujemy idee czy marzenia. Pozwala sprawdzić, jaki rodzaj komórek nerwowych odpowiada za jaką reakcję fizjologiczną. Bo tego jeszcze nie wiemy – wyjaśnia ekspertka.
Latarka nie wystarczy
Nazwa metody łączy dwa elementy. „Opto” oznacza aktywację światłem, a „genetyka” odnosi się do konstruktu genetycznego, który trzeba wprowadzić do komórek, bo ludzki organizm takiego białka nie wytwarza. Robi się to za pomocą wirusów, które dostarczają instrukcję do wybranego typu neuronów. Potem potrzebne jest jeszcze źródło światła. – Wiercimy dziurę w czaszce, umieszczamy w mózgu zwierzęcia cieniutki światłowód i oświetlamy neurony, które chcemy zaktywować – mówi prof. Dziembowska. Badania prowadzi się dziś głównie na myszach i szczurach.
Metoda ma swoje ograniczenia. Światło słabo przenika tkankę, szczególnie niebieskie. Dlatego naukowcy opracowują kanały reagujące na światło czerwone, którym w przyszłości można by może świecić nawet przez czaszkę.
Czytaj więcej
Królewska Szwedzka Akademia Nauk postanowiła przyznać Nagrodę Nobla z fizyki za 2026 rok Francisowi Halzenowi „za przełomowy wkład w powstanie i ro...
Orkiestra za ścianą
Przez ponad sto lat neurobiolodzy przypominali słuchaczy, którzy próbują zrozumieć orkiestrę grającą za ścianą. Elektrody pozwalały wychwycić pojedyncze dźwięki, a leki ściszały całe sekcje naraz. Nie dało się jednak wskazać jednego muzyka i poprosić, żeby zagrał albo przestał grać. Optogenetyka to właśnie umożliwia.
Pomaga w tym rozwój innych technologii, zwłaszcza sekwencjonowania pojedynczych komórek. W mózgu jest ogromna liczba typów neuronów, pobudzających i hamujących, a coraz lepiej wiemy, gdzie który z nich się znajduje. – Możemy wytworzyć takie narzędzia genetyczne, żeby wprowadzić channelrodopsynę do konkretnej, często bardzo małej grupy neuronów, o której nie mamy pojęcia, co robi. Świecimy myszy niebieskim światłem do mózgu i mysz się budzi. To już jest prawdziwy eksperyment naukowy – opisuje rozmówczyni.
Kiedy z tego skorzystamy?
To pytanie zawsze pada po ogłoszeniu Nobla i, jak podkreśla prof. Dziembowska, jest uzasadnione, bo w swoim testamencie Alfred Nobel zapisał, że nagroda ma trafiać za odkrycia służące ludzkości. Trwają badania kliniczne z udziałem osób z barwnikowym zwyrodnieniem siatkówki, chorobą prowadzącą do ślepoty. Pacjenci nie zaczęli widzieć tak, jak zdrowi ludzie, ale rozpoznają kształty i potrafią sięgnąć po przedmiot leżący na stole. Optogenetyka może też w przyszłości poprawić implanty ślimakowe, dzięki szybszej i precyzyjniejszej stymulacji nerwu słuchowego.
Najważniejszy efekt jest jednak inny. – Mózg jest nadal tym miejscem w organizmie, o którym wiemy stosunkowo niewiele. Nie wiemy do końca, jak działa pamięć, jak kodowane są wspomnienia, jak rodzą się emocje – mówi naukowczyni. Zanim zaczniemy włączać i wyłączać obwody w mózgu człowieka, na przykład te odpowiedzialne za uzależnienia, nad którymi pracuje się m.in. w Instytucie Nenckiego PAN, trzeba dokładnie poznać ich mechanizm molekularny. – Inaczej możemy zrobić sobie bardzo poważną krzywdę – ostrzega.
Czytaj więcej
8 października zostanie ogłoszony tegoroczny laureat Nagrody Nobla w dziedzinie literatury. Bukmacherzy obstawiają Can Xue, Haruki Murakami, Gerald...
Trzech laureatów i ten czwarty
Jak przy każdym Noblu, mówi się także o tych, których zabrakło. Wśród laureatów nie ma Eda Boydena, pierwszego autora przełomowej pracy z 2005 r. – Ja zapewne dałabym tego Nobla również jemu – przyznaje prof. Dziembowska. Regulamin pozwala jednak nagrodzić najwyżej trzy osoby, a komitet chciał najpewniej pokazać całą drogę: od badań podstawowych nad prostym glonem do technologii, z której korzystają dziś naukowcy na całym świecie.
To być może najważniejsza lekcja tego Nobla. Trzydzieści lat temu trudno byłoby przekonać kogokolwiek do finansowania obserwacji pływających glonów. Dziś to, co zaczęło się od zwykłej ciekawości, zmienia sposób, w jaki badamy mózg. Nobel, jak podkreśla nasza rozmówczyni, wciąż pozostaje jedyną nagrodą naukową, która naprawdę funkcjonuje w świadomości opinii publicznej. Każdy uniwersytet chciałby mieć noblistę, a każde państwo szczyci się swoimi laureatami. W globalnej rywalizacji o talenty i technologie to także kwestia geopolityki.
