【侨报讯】美国科学家卡尔·戴瑟洛特(Karl Deisseroth)与德国科学家彼得·赫格曼(Peter Hegemann)、格奥尔格·纳格尔(Georg Nagel)周一共同获得2026年诺贝尔生理学或医学奖,以表彰三人开发光遗传学技术的贡献。这项技术利用光线控制大脑中的特定神经细胞。

据路透社报道,瑞典卡罗琳斯卡医学院诺贝尔委员会表示,三人获奖是因为“发现光控离子通道以及光遗传学”。

卡罗琳斯卡医学院诺贝尔委员会秘书长托马斯·佩尔曼(Thomas Perlmann)说,这项技术能够让研究人员在活体大脑中开启或关闭单个神经细胞的活动。

诺贝尔生理学或医学奖委员会成员、遗传学教授安娜·韦德尔(Anna Wedell)表示,这项研究开启了神经科学的新阶段,但目前仍只是起点。她说,科学家首次能够进一步了解大脑如何处理信息,以及不同神经元如何在整个大脑中相互作用。

三位获奖者将分享1200万瑞典克朗(约合120万美元)的奖金。

戴瑟洛特说,自己凌晨接到来自斯德哥尔摩的电话时还没有睡觉。他笑称自己是“夜猫子”,现在估计更无法入睡。赫格曼说,看到来自瑞典的熟悉号码打来电话时,他感到难以置信。纳格尔则表示,当时他正在那不勒斯附近一个小村庄的露台上。

这项突破源于对藻类的研究。

20世纪90年代初,赫格曼开始研究衣藻(Chlamydomonas)如何在半毫秒内对光线作出反应。他推测,一种蛋白质可能既能捕捉光线,又能充当离子通道,于是联系纳格尔进行验证。

纳格尔随后将衣藻基因注入蛙卵,并发现了光敏离子通道蛋白——通道视紫红质-2(channelrhodopsin-2)。

2003年,纳格尔和赫格曼发表研究成果,证明这种蛋白可以被导入人体细胞,并利用光线产生电脉冲。2005年,戴瑟洛特在大鼠神经细胞中展示了这一技术。2006年,这种方法正式被命名为“光遗传学”。

2007年,赫格曼所在的法兰克福马克斯·普朗克研究所一名研究人员回忆称,当时研究人员甚至把从圣诞装饰品上拆下来的光纤绑在显微镜上,用于探索这项新技术。

如今,三位科学家的研究正帮助研究人员进一步了解多种脑部疾病。科学家利用动物模型研究精神分裂症、阿尔茨海默病、帕金森病、癫痫和成瘾等疾病,而这些疾病影响着全球数百万人,现有治疗手段仍有限。

戴瑟洛特曾利用光遗传学控制小鼠运动皮层中特定神经细胞的活动,从而控制小鼠胡须的运动。他还利用光线刺激特定神经细胞使熟睡的小鼠苏醒,由此确认部分神经细胞与清醒状态有关。

韦德尔说,通过观察患病小鼠模型中哪些细胞处于活跃状态,研究人员可以进一步确定在人类患者身上应重点研究哪些区域和细胞。

这项技术还被用于探索恢复视力的可能性。研究人员尝试向视网膜色素变性患者的视网膜中植入光敏蛋白,以帮助恢复因这种进行性眼病而丧失的视力。此外,研究人员也希望利用光遗传学改进人工耳蜗,使听觉神经受到比目前电刺激设备更加精准的刺激。

美国生物科技公司Ray Therapeutics首席执行官保罗·布雷斯格(Paul Bresge)表示,如果将这种技术应用于视网膜,患者只需睁开眼睛就能获得光线刺激,因此作为一种潜在治疗方法具有合理性。

目前,相关治疗仍处于研发阶段。其中较为先进的项目包括美国生物科技公司MapLight开发的自闭症谱系障碍疗法,以及美国Nanoscope开发的视网膜色素变性视力恢复疗法。两种治疗距离真正用于患者仍有一段距离。

西班牙巴塞罗那德尔马医院神经计算实验室负责人、研究人员曼努埃尔·瓦莱罗(Manuel Valero)表示,光遗传学已经推动研究人员突破了传统科学与“科幻”之间的界限。在实验动物中,科学家已经能够控制情绪、制造虚假记忆,甚至在阿尔茨海默病模型中恢复已经丧失的记忆。

不过,瓦莱罗认为,这项技术尚未兑现的最大潜力,或许正是其最初的重要目标之一——治疗人类脑部疾病。

三位获奖者的科研道路各具特色。赫格曼从小对探索未知领域产生兴趣,将科学研究视为探索未知疆域;纳格尔曾当过教师、开过咖啡馆,还将悬挂式滑翔作为爱好;而戴瑟洛特在精神病诊所工作期间接触到一些自己无法帮助的患者,这段经历促使他转向基础研究,希望进一步理解大脑的运作机制。
(编译:SW)