فناوری اپتوژنتیک، روشی که به دانشمندان امکان کنترل سلول‌های مغز با نور را می‌دهد، برنده جایزه نوبل پزشکی ۲۰۲۶ شده است و امروز اعلام شد.
کارل دایسروت، پیتر هگمن و گئورگ ناگل به دلیل پژوهش‌هایشان در زمینه کانال‌های یونی دروازه‌دار نوری و اپتوژنتیک، روشی که به گفته مجمع نوبل در موسسه کارولینسکا «پایه‌گذار عصر تازه‌ای در علوم اعصاب» است، برنده جایزه نوبل پزشکی ۲۰۲۶ شدند؛ این نهاد روز دوشنبه این موضوع را اعلام کرد (منبع به زبان انگلیسی).
آگهی
آگهی
اما اپتوژنتیک دقیقا چیست و این برندگان چگونه این روش را توسعه دادند؟
اپتوژنتیک روشی برای کنترل سلول‌های انتخاب‌شده با استفاده از نور به عنوان نوعی کنترل از راه دور است. این روش به دانشمندان امکان می‌دهد سلول‌ها را در مغز زنده روشن یا خاموش کنند و بررسی کنند سلول‌ها و مدارهای عصبی مشخص چگونه بر رفتار تاثیر می‌گذارند.
این روش در سال ۲۰۰۶ نام اپتوژنتیک گرفت، اما داستان شکل‌گیری آن بیش از یک دهه پیش از آن آغاز شد؛ زمانی که پیتر هگمن در حال مطالعه جلبک تک‌سلولی کلامیدوموناس بود؛ ارگانیسمی که به خاطر شنا کردن به سمت نور مشهور است.
هگمن می‌خواست بفهمد چه چیزی جلبک‌ها را به سمت نور حرکت می‌دهد. او لکه چشمی آن، نقطه نارنجی کوچکی روی سطح سلول که نور را تشخیص می‌دهد، را بررسی کرد. هگمن و همکارانش در مجموعه‌ای از آزمایش‌ها پروتئین‌های حساس به نور موسوم به کانال‌رودوپسین‌ها را شناسایی کردند که به جلبک‌ها امکان می‌دهد نور را تشخیص دهند و به آن پاسخ دهند.
هگمن همراه با گئورگ ناگل در موسسه ماکس پلانک برای بیوفیزیک در فرانکفورت، ژن‌های این جلبک را به سلول‌های تخم قورباغه و سلول‌های کلیه انسان وارد کرد و ثابت کرد کانال‌رودوپسین در واقع یک کانال یونی کنترل‌شده با نور است.
وقتی این کانال در معرض نور آبی قرار می‌گرفت، در تنها ۰٫۲ میلی‌ثانیه باز می‌شد و اجازه می‌داد یون‌های با بار مثبت به درون سلول سرازیر شوند و یک تکانه الکتریکی کوچک ایجاد کنند.
چند سال بعد، کارل دایسروت، سومین برنده، ژن کانال‌رودوپسین را به سلول‌های عصبی موش وارد کرد. او با تاباندن نور آبی به این سلول‌ها توانست سیگنال‌های عصبی را فعال کند و نشان داد این پروتئین می‌تواند مانند یک کلید کنترل‌شونده با نور عمل کند. دایسروت سپس از این روش برای کنترل سلول‌های عصبی در مغز موش‌های زنده استفاده کرد.
برای نمونه، دانشمندان توانستند فقط با روشن کردن نور، حرکت سبیل‌های یک موش را تحریک کنند یا موش‌های در خواب را بیدار کنند.
آینده چه در پیش دارد؟
پر سونینگسون، رئیس کمیته نوبل در رشته فیزیولوژی یا پزشکی، در بیانیه‌ای مطبوعاتی گفت: «این کشف فرصتی برای نقشه‌برداری از مغز فراهم می‌کند، به شیوه‌ای که زمانی فقط می‌توانستیم در رویا ببینیم.»
اپتوژنتیک در حال حاضر عمدتا به عنوان ابزاری پژوهشی استفاده می‌شود. این روش با امکان دادن به پژوهشگران برای روشن و خاموش کردن انواع مشخصی از سلول‌ها با پالس‌های نور، به دانشمندان اجازه می‌دهد رابطه علت و معلولی مستقیم بین فعالیت عصبی، عملکرد مغز و رفتار برقرار کنند.
اپتوژنتیک به پژوهشگران امکان می‌دهد نورون‌های درگیر در حالات احساسی مانند ترس، اضطراب یا پاداش را نقشه‌برداری کنند. آنها همچنین می‌توانند مدارهای عصبی مشخصی را که درد، تشنگی، توجه یا پرخاشگری را تنظیم می‌کنند، شناسایی و نقشه‌برداری کنند.
اپتوژنتیک همچنین به طور گسترده در پژوهش درباره اختلالات عصبی یا روانی مانند افسردگی، شیزوفرنی، اضطراب، آلزایمر، پارکینسون و صرع به کار می‌رود.
این حوزه علمی وارد کارآزمایی‌های بالینی برای درمان رتینیت پیگمانتوزا نیز شده است؛ بیماری ژنتیکی‌ای که به دلیل از دست رفتن سلول‌های نورحساس شبکیه باعث نابینایی می‌شود.
پژوهشگران با رساندن ژن‌های اپسین حساس به نور به سلول‌های باقی‌مانده شبکیه، توانسته‌اند به بیماری نابینا که عینک‌های مجهز به منبع نور به چشم دارد کمک کنند بخشی از بینایی خود را بازیابد و بتواند اجسام با کنتراست بالا را تشخیص دهد.