Нобелевскую премию по физиологии и медицине 2026 года получили учёные, которые научили нервные клетки включаться от света. Благодаря их открытию исследователи теперь могут управлять воспоминаниями на уровне нейронов и даже менять поведение животных буквально нажатием кнопки. Звучит как фантастика, но самое удивительное здесь — история самого открытия. Всё началось с простого вопроса: как крошечная водоросль находит путь к солнцу?
Петер Хегеманн с пробирками зелёных водорослей в лаборатории. Исследования этих микроорганизмов положили начало развитию оптогенетики.
Водоросль, которая видит одним белком
Лауреатами стали Карл Дейссерот, Петер Хегеманн и Георг Нагель. Нобелевский комитет отметил их работу о светоуправляемых ионных каналах и оптогенетике. Звучит сложно, но на деле идея довольно простая.
Двое из них изучали хламидомонаду (Chlamydomonas reinhardtii). Это одноклеточная водоросль, у которой нет глаз, но свет она всё равно чувствует и плывёт к нему. Учёные обнаружили, что водоросли хватает для этого всего одного белка. Его назвали каналродопсином.
Одноклеточные водоросли Chlamydomonas reinhardtii под микроскопом. Именно изучение их реакции на свет привело к открытию каналродопсинов.
Каналродопсин встроен в оболочку клетки, и внутри у него есть молекула ретиналя, которая поглощает свет. Когда на неё падает луч, она меняет форму, а следом меняется и весь белок. В оболочке открывается крошечный проход, через который внутрь заходят положительно заряженные частицы, например натрий. Этот поток и служит водоросли командой плыть.
Белок водоросли пересадили в нейроны
При чём здесь медицина? Нервные клетки работают на том же принципе. Когда положительно заряженные частицы попадают в нейрон, он активируется. Учёные рассудили так: если встроить каналродопсин в нервную клетку, её можно будет включать обычным светом. У них это получилось, а метод назвали оптогенетикой.
Делается это так. Ген каналродопсина доставляют в нужные нейроны с помощью вируса, который заранее обезвредили, чтобы он не вызывал болезнь. Клетки начинают сами вырабатывать белок и становятся чувствительными к свету. У мышей свет подводят к мозгу по тонкому оптоволокну, и загораются только те клетки, где есть белок, а соседние остаются в покое.
Лабораторная мышь во время оптогенетического эксперимента. Через оптоволокно свет поступает к определённой области мозга, позволяя управлять активностью нейронов.
Свет можно направить на совсем маленький участок мозга, а включать и выключать его очень быстро. Поэтому учёные могут проверить, отвечает ли конкретная группа нейронов за память, сон, ощущения или движение: включают её и смотрят, что будет. Например, так удалось пробудить у мышей охотничьи инстинкты.
Мыши вспомнили страх по щелчку выключателя
Самый наглядный пример — эксперимент 2012 года. Мышей посадили в клетку и слегка ударили током. В это время учёные пометили нейроны в центре памяти мозга, которые работали в момент испуга.
Клетки памяти в гиппокампе мыши, отмеченные флуоресцентными красителями. Красным обозначены клетки, участвующие в хранении воспоминания, зелёным — клетки, активировавшиеся при его воспроизведении. Снимок сделан в рамках более позднего исследования.
Через несколько дней животных перенесли в другую клетку, где с ними ничего плохого не случалось, и включили помеченные клетки светом. Мыши замерли от страха, будто снова пережили удар. А мыши, которых током не били, на свет никак не реагировали. Значит, луч пробуждал именно конкретное воспоминание. Одним из авторов работы был Дейссерот.
Оптогенетика пробует вернуть зрение
Пока оптогенетика остаётся прежде всего инструментом исследователей, но у неё может появиться и медицинское применение. Метод уже проходит испытания на людях с дегенерацией сетчатки, то есть с болезнью, при которой погибают палочки и колбочки — клетки глаза, улавливающие свет.
Пациент в специальных очках во время испытания оптогенетической терапии. Технология помогла ему частично восстановить способность различать предметы.
В уцелевшие нервные клетки сетчатки встраивают светочувствительные белки, и они берут на себя работу погибших клеток. Так удаётся вернуть часть зрения. Важно помнить, что испытания пока на ранней стадии и о готовом лечении говорить рано. Учёные также изучают, поможет ли оптогенетика в будущем при паркинсоне и эпилепсии, но это пока только направление поиска.
Открытие выросло из «бесполезного» вопроса
У этой премии есть важный подтекст. Вопрос о том, как водоросль плывёт к свету, не сулил ни лекарств, ни денег. Но именно он привёл к методу, без которого сегодня трудно представить науку о мозге. Невозможно заранее угадать, какое знание окажется полезным, поэтому задавать вопросы из чистого любопытства тоже нужно.
