Нобелевскую премию по медицине вручат за световой метод управления нейронами

Лауреатами Нобелевской премии по физиологии и медицине стали немецкие ученые Петер Хегеман и Георг Нагель, а также американский нейробиолог Карл Дейссерот. В 2026 г. международную награду присудили за открытия в области светочувствительных ионных каналов и оптогенетики, говорится в пресс-релизе Нобелевского комитета.

Оптогенетика – это метод управления активностью нейронов с помощью света. Он позволяет ученым проследить, как нервные клетки формируют память, эмоции и поведение в живом мозге, а также составить подробные пространственные карты устройства и работы органа. Раньше об этом можно было только мечтать, отметил председатель Нобелевского комитета по физиологии и медицине Пер Свеннингсон.

В начале 2000-х гг. Петер Хегеман и Георг Нагель обнаружили на поверхности одноклеточной водоросли хламидомонады белок – канальный родопсин. Выяснилось, что под действием синего света белок открывает для ионов проход через клеточную мембрану. Уже внутри клетки частицы создают электрический импульс. При этом, как выяснили исследователи, любая получившая канальный родопсин клетка становится светочувствительной.

Позже Карл Дейссерот ввел ген канального родопсина в нервные клетки крыс. Воздействуя на них синим светом, ученый вызвал нервный сигнал – результаты его исследования были впервые опубликованы в 2005 г. Еще через два года Дейссерот смог обеспечить работу управляемого светом механизма в мозге живых мышей.

Открытие быстро завоевало мировое признание, следует из пресс-релиза Нобелевского комитета. С помощью оптогенетики исследователям удалось выявить нейронные цепи, отвечающие за связанные с неврологическими и психиатрическими расстройствами воспоминания, чувства и поведение. В клинической медицине метод используется в экспериментах по восстановлению зрения.

В частности, в 2021 г. в журнале Nature Medicine было опубликовано сообщение о частичном восстановлении зрительной функции у слепого пациента после оптогенетического вмешательства, рассказал «Ведомостям» директор Физтех-школы биологической и медицинской физики МФТИ Денис Кузьмин. Оно было проведено с использованием специальных очков, которые усиливают и проецируют свет нужной длины волны на сетчатку.

При ее наследственных дегенерациях светочувствительные клетки (палочки и колбочки) гибнут, объяснил старший преподаватель кафедры медицинской физики Инженерно-физического института биомедицины НИЯУ МИФИ Андрей Цишнатти. Нервные клетки за ними при этом остаются живыми и просто перестают получать сигнал. Идея оптогенетической терапии зрения состоит в доставке безвредным вирусным вектором нового светочувствительного белка в сохранившиеся клетки. Он реагирует на направленный через очки свет – и мозг снова получает визуальную информацию.

В остальном оптогенетика остается преимущественно исследовательским методом, сказал «Ведомостям» ассистент кафедры физиологии ИФ Пироговского университета Станислав Шилейко. Для доставки света в глубокие структуры мозга, как правило, требуется имплантация оптических волокон, что, по словам ученого, существенно ограничивает применение метода у человека.

Ученые должны учитывать возможные иммунные реакции организма и нагрев тканей, добавил Кузьмин. Вместе с тем искусственно вызванная активность нейронов не всегда воспроизводит естественную работу сети – поэтому точность управления клетками не означает, что исследователи столь же точно понимают все последствия такого вмешательства для мозга, сказал эксперт.

По словам Цишнатти, вживлять оптоволокно в череп сегодня решаются только в экспериментах на животных. В опытах с мышами ученые выяснили, что, воздействуя на некоторые связи между отделами миндалевидного тела, можно усиливать или ослаблять тревожное поведение, отметил Кузьмин. А у мышей с моделями ранней болезни Альцгеймера и Паркинсона с помощью оптогенетики удалось вернуть ранее не доступную память и уменьшить двигательные нарушения соответственно.

Оптогенетический метод применяется и в отечественных исследованиях, рассказал Цишнатти. Например, в 2025 г. международная команда с участием ученых МФТИ и Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) получила структуру вирусного канального родопсина, а в 2026 г. выяснила, как этот белок блокируют ионы кальция. Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН (ИВНД РАН) применяет оптогенетику для изучения роли глиальных клеток, а группы из МГУ, Института биоорганической химии РАН и ИВНД РАН работают над препаратом для восстановления светочувствительности сетчатки.

Отдельно Цишнатти отметил, что в 1978 г. электрический ответ водоросли на свет впервые зафиксировали Феликс Литвин и Олег Синещеков из МГУ – лауреаты Нобелевской премии Хегеман и Нагель ссылались на работы советских ученых. Позже Синещеков продолжил исследования в США, где в 2015 г. вместе с Еленой Говоруновой открыл анионные канальные родопсины – инструменты для подавления активности нейронов, рассказал «Ведомостям» эксперт.