Идея родом из России. Нобелевку по медицине дали за то, что «включает» мозг

Нобелевский комитет объявил лауреатов премии по физиологии и медицине 2026 года. Ими стали Карл Дайссерот (США), Петер Хегеманн (Германия) и Георг Нагель (Германия).

Как сказано в сообщении Нобелевского комитета, премия присуждена «за открытия, касающиеся светоуправляемых ионных каналов и оптогенетики». Они привели к созданию «невероятно мощного инструмента, изменившего нейробиологию» — оптогенетики. Этот метод позволяет включать и выключать отдельные нервные клетки в живом мозге с помощью света. То, что раньше казалось фантастикой, теперь рутинно используется в лабораториях по всему миру.

Примечательно, что предыстория этого научного направления начиналась в России.

Что такое оптогенетика

Оптогенетика — это метод, который позволяет управлять клетками с помощью света. Чаще всего речь идёт о нейронах — клетках мозга. Учёные встраивают в них светочувствительный белок, а потом освещают нужным светом: синим — чтобы активировать, жёлтым или зелёным — чтобы выключить.

Точность метода поражает: так можно управлять не целой областью мозга, а отдельными его клетками. Это всё равно что нажать кнопку и заставить работать один конкретный нейрон, не трогая соседние.

«Оптогенетика дала возможность картировать мозг так, как мы раньше могли только мечтать», — сказал Пер Свеннингссон, председатель Нобелевского комитета по медицине.

Что сделали учёные

Идея родилась из простого вопроса, который пришёл в голову Петеру Хегеманну, профессору нейронаук в Университете Гумбольдта (Берлин). Он задумался: как одноклеточная водоросль Chlamydomonas умудряется плыть к свету? Что её направляет?

В начале 2000-х Хегеманн и его коллега Георг Нагель из Института биофизики им. Макса Планка во Франкфурте нашли ответ. Они обнаружили белок каналородопсин. Он, обладающий уникальными свойствами, расположен на поверхности клетки водоросли. Когда его освещает синий свет, ионы устремляются внутрь, возникает электрический импульс, который заставляет водоросль двигаться.

Самое удивительное, что этот белок работает в любой клетке, куда его ни помести. Клетка становится светочувствительной. Хегеманн и Нагель провели эксперимент: они вводили ген каналородопсина в эмбриональные клетки почек человека и в клетки почек хомяков. Те становились светочувствительными: при воздействии света генерировали электрический сигнал.

Так немецкие исследователи поняли, что совершили революционное открытие. Но нужен был кто-то, кто разовьёт его на пользу людям. Таким учёным стал Карл Дайссерот из Стэнфордского университета.

В 2005 году в его лаборатории ввели ген каналородопсина в нейроны крыс. Осветив их синим светом, Дайссерот получил нервный сигнал. А через два года он заставил этот «световой переключатель» работать в мозге живых, свободно движущихся мышей.

Так родилось новое направление — оптогенетика. Ранее нейробиологи могли только наблюдать за мозгом. Например, видеть, какие его области активируются, когда мышь пугается или запоминает дорогу. Но они не могли проверить, что будет, если эту область включить или выключить. Оптогенетика дала им такой «выключатель».

«Используя оптогенетику, исследователи смогли выявить нейронные цепи, управляющие определёнными воспоминаниями, чувствами и поведением, имеющими отношение к неврологическим и психиатрическим расстройствам, — сказано в сообщении Нобелевского комитета. — В клинической медицине этот метод используется в попытках восстановить зрение у людей с нарушениями зрения.

Оптогенетика коренным образом изменила наше понимание работы мозга. Каждый день приносит новые открытия, помогая разгадать одну из величайших загадок человечества: как работает наш невероятный мозг».

Вклад российских учёных

Примечательно, что предыстория оптогенетики началась в России. Ещё 160 лет назад академик Андрей Фаминцын из Санкт-Петербургского университета обнаружил, что одноклеточные водоросли реагируют на свет, и описал это явление. А в конце 1970-х профессор биологического факультета МГУ Феликс Литвин с молодыми сотрудниками, братьями Синещёковыми, показал, что этим движением управляет родопсин — тот самый светочувствительный белок. Их статья вышла в Nature, но тогда это казалось фундаментальной наукой, не имеющей практического применения.

Вообще, у российских учёных хватает громких работ в этой области исследований. Да, они не создали саму оптогенетику, но зато внесли серьёзный вклад в понимание её главных инструментов — светочувствительных белков.

В 2026 году международная команда определила трёхмерную структуру каналородопсина, которую искали 14 лет. И значимую часть исследований провели исследователи из МФТИ. Результат опубликован в журнале Science. Это открыло путь к созданию новых, более совершенных оптогенетических инструментов.

Российские учёные из МГУ, Института биоорганической химии РАН и Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН совместными усилиями создают препарат для восстановления светочувствительности сетчатки. Идея в том, что при дегенерации сетчатки гибнут светочувствительные клетки (палочки и колбочки), но нервные клетки за ними остаются живыми. Учёные вводят в глаз безвредный вирус, который доставляет ген светочувствительного белка именно в эти сохранившиеся нейроны. Под действием света они начинают посылать сигналы в мозг.

На слепых мышах этот метод уже работает: через две недели после инъекции грызуны начинают различать свет и тень. Аналогичный подход уже был успешно применён к человеку (правда, в исследовании учёных Швейцарии и Франции) — слепой пациент смог разглядеть пешеходный переход и сосчитать количество белых полос.

Проще говоря, оптогенетика поможет частично восстанавливать зрение на поздних стадиях дегенерации сетчатки. Но, помимо офтальмологии, этот метод пригодится для лечения болезни Паркинсона, эпилепсии, депрессии и тревожных расстройств.