مجمع نوبل مؤسسه کارولینسکا، جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی سال ۲۰۲۶ را به‌طور مشترک به کارل دیسروت (Karl Deisseroth)، پیتر هگمان (Peter Hegemann) و گئورگ ناگل (Georg Nagel) اهدا کرد. این جایزه به پاس کشفیات آن‌ها درباره کانال‌های یونی کنترل‌شونده با نور و فناوری اپتوژنتیک (Optogenetics) به این سه دانشمند تعلق گرفت.
این کشفیات زمینه‌ساز تحول بزرگی در علوم اعصاب شده‌اند و به پژوهشگران امکان کنترل مغز با نور را می‌دهند ف. به کمک این روش، دانشمندان می‌توانند سازوکارهای عصبی مرتبط با حافظه، احساسات، رفتار و عملکردهای بدن را با دقت بیشتری بررسی کنند.
اپتوژنتیک چیست و چرا اهمیت دارد؟
برای مدت طولانی، یکی از پرسش‌های اساسی علوم اعصاب این بود که مغز چگونه احساسات، رفتارها و عملکردهای بدن را کنترل می‌کند.
در قرن بیستم، پژوهشگران تلاش کردند مشخص کنند کدام نواحی مغز مسئول کدام عملکردها هستند. بااین‌حال، روش‌های موجود محدودیت‌هایی داشتند و اغلب نمی‌توانستند رابطه علت و معلولی میان فعالیت یک بخش از مغز و یک رفتار یا عملکرد مشخص را اثبات کنند.
در نتیجه، تصویری که از مغز شکل گرفته بود، بیشتر شبیه نقشه‌ای ابتدایی با پرسش‌ها و نقاط ناشناخته فراوان بود.
اپتوژنتیک روشی است که امکان کنترل فعالیت سلول‌های مشخص، به‌ویژه سلول‌های عصبی، را با استفاده از نور فراهم می‌کند. این فناوری به پژوهشگران کمک می‌کند بررسی کنند که فعال یا غیرفعال شدن گروهی از نورون‌ها چه تأثیری بر حافظه، احساسات و رفتار دارد.
پر سونینگسون، رئیس کمیته نوبل فیزیولوژی یا پزشکی، در توضیح اهمیت این فناوری گفته است:
«اپتوژنتیک فرصت‌هایی برای نقشه‌برداری از مغز فراهم می‌کند که زمانی فقط می‌توانستیم رؤیای آن را در سر بپرورانیم.»
کشف شگفت‌انگیز در یک جلبک تک‌سلولی
داستان این کشف با کنجکاوی علمی پیتر هگمان آغاز شد. او می‌خواست بداند جلبک تک‌سلولی Chlamydomonas چگونه می‌تواند به سمت منبع نور شنا کند.
در اوایل دهه ۲۰۰۰، هگمان و گئورگ ناگل پروتئینی با ویژگی‌های منحصربه‌فرد به نام کانال‌رودوپسین (Channelrhodopsin) را شناسایی کردند. این پروتئین در سطح سلول جلبک قرار دارد و به نور پاسخ می‌دهد.
هنگامی که نور آبی به این پروتئین می‌تابد، کانالی در آن باز می‌شود. در نتیجه، یون‌های دارای بار الکتریکی وارد سلول می‌شوند و یک تکانه الکتریکی ایجاد می‌کنند.
این ویژگی به پژوهشگران نشان داد که می‌توان با استفاده از نور، فعالیت الکتریکی سلول‌ها را تحت کنترل درآورد.
نکته مهم این بود که عملکرد پروتئین به جلبک محدود نمی‌شد. هنگامی که پژوهشگران این پروتئین را در سلول‌های دیگر قرار دادند، آن سلول‌ها نیز به نور حساس شدند.
این کشف مسیر را برای استفاده از پروتئین‌های حساس به نور در مطالعه و کنترل سلول‌های عصبی هموار کرد.
چگونه نور به ابزاری برای کنترل نورون‌ها تبدیل شد؟
کارل دیسروت گام مهم بعدی را برداشت. او ژن تولیدکننده کانال‌رودوپسین را وارد سلول‌های عصبی موش کرد.
سپس با تاباندن نور آبی به این سلول‌ها توانست فعالیت عصبی و ایجاد سیگنال الکتریکی را تحریک کند.
دیسروت این دستاورد را در سال ۲۰۰۵ منتشر کرد. دو سال بعد، او موفق شد این کلید نوری را برای کنترل سلول‌های عصبی در مغز موش‌های زنده به کار بگیرد.
به این ترتیب، فناوری‌ای که از مطالعه پاسخ یک جلبک به نور آغاز شده بود، به ابزاری برای دست‌کاری دقیق فعالیت عصبی در مغز زنده تبدیل شد.
این روش بعدها با نام اپتوژنتیک شناخته شد و تأثیر گسترده‌ای بر پژوهش‌های علوم اعصاب در سراسر جهان گذاشت.
اپتوژنتیک چه کاربردهایی دارد؟
استفاده از اپتوژنتیک به پژوهشگران کمک کرده است مدارهای عصبی مرتبط با حافظه‌ها، احساسات و رفتارهای مشخص را شناسایی کنند.
این دستاورد برای مطالعه اختلالات عصبی و روان‌پزشکی اهمیت دارد؛ زیرا شناخت دقیق‌تر مدارهای مغزی می‌تواند به درک بهتر سازوکارهای این اختلالات کمک کند.
از سوی دیگر، اپتوژنتیک تنها به پژوهش‌های بنیادی محدود نمانده است. در پزشکی بالینی نیز پژوهشگران در حال بررسی کاربرد این روش برای بازگرداندن بینایی در افراد دچار اختلالات بینایی هستند.
البته بررسی چنین کاربردهایی به معنای آن نیست که این فناوری در حال حاضر درمانی تثبیت‌شده برای همه انواع نابینایی محسوب می‌شود. کاربردهای درمانی آن همچنان به پژوهش و ارزیابی بالینی وابسته‌اند.
چرا این کشف درک ما از مغز را تغییر داده است؟
یکی از دستاوردهای مهم اپتوژنتیک این است که پژوهشگران می‌توانند فعالیت گروه‌های مشخصی از سلول‌های عصبی را کنترل کنند و سپس پیامدهای این تغییر را بررسی کنند.
این قابلیت، مطالعه مغز را از مشاهده صرف فعالیت‌های عصبی فراتر می‌برد و امکان آزمودن رابطه‌های علت و معلولی را فراهم می‌کند.
برای مثال، پژوهشگر می‌تواند فعالیت یک گروه از نورون‌ها را در شرایطی مشخص تحریک کند و بررسی کند که آیا این کار تغییری در رفتار یا عملکرد مورد مطالعه ایجاد می‌کند یا خیر.
چنین رویکردی به دانشمندان کمک می‌کند مدارهای عصبی دخیل در عملکردهای پیچیده مغز را بهتر بشناسند.
اپتوژنتیک درک ما از مغز را به‌طور بنیادی تغییر داده است. پژوهش‌های مستمر در این حوزه هر روز به کشفیات تازه‌ای منجر می‌شوند و به حل یکی از بزرگ‌ترین معماهای بشر کمک می‌کنند: مغز شگفت‌انگیز ما چگونه کار می‌کند؟
برندگان جایزه نوبل پزشکی ۲۰۲۶ چه کسانی هستند؟
کارل دیسروت (Karl Deisseroth)
کارل دیسروت متولد سال ۱۹۷۱ است. او در سال ۱۹۹۸ مدرک دکتری و در سال ۲۰۰۰ مدرک پزشکی خود را از دانشگاه استنفورد آمریکا دریافت کرد.
او استاد مهندسی زیستی و روان‌پزشکی و علوم رفتاری در دانشگاه استنفورد است و با مؤسسه پزشکی هوارد هیوز نیز همکاری دارد.
پیتر هگمان (Peter Hegemann)
پیتر هگمان متولد سال ۱۹۵۴ است و در سال ۱۹۸۴ مدرک دکتری خود را از مؤسسه بیوشیمی ماکس پلانک در مارتینسرید آلمان دریافت کرد.
او استاد ارشد علوم اعصاب در دانشگاه هومبولت برلین آلمان است. کشفیات مورد تقدیر جایزه در دوران فعالیت پژوهشی او در مؤسسه بیوشیمی ماکس پلانک انجام شدند.
گئورگ ناگل (Georg Nagel)
گئورگ ناگل متولد سال ۱۹۵۳ است و در سال ۱۹۸۸ از دانشگاه فرانکفورت آلمان مدرک دکتری دریافت کرد.
او استاد فیزیولوژی مولکولی گیاهی در گروه فیزیولوژی و بیوفیزیک مولکولی گیاهی دانشگاه وورتسبورگ آلمان است. بخشی از پژوهش‌های مورد تقدیر جایزه در مؤسسه بیوفیزیک ماکس پلانک در فرانکفورت انجام شدند.
مبلغ جایزه نوبل پزشکی ۲۰۲۶
مبلغ جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی سال ۲۰۲۶ برابر با ۱۲ میلیون کرون سوئد است که به‌طور مساوی میان سه برنده تقسیم می‌شود.
منبع خبر: بنیاد نوبل و مجمع نوبل مؤسسه کارولینسکا
وب‌سایت رسمی: https://www.nobelprize.org/