Peter Hegemann z Humbold University w Berlinie oraz George Nagel z University of Würzburg odkryli na początku XXI wieku rodopsynę kanałową - białko, pod wpływem którego komórki stają się wrażliwe na światło. Karl Deisseroth ze Stanford University wprowadził rodopsynę kanałową do komórek nerwowych szczurów, a następnie - oświetlając te komórki światłem - wzbudził w nich sygnał nerwowy. Następnie udało mu się zastosować ten reagujący na światło „przełącznik” w mózgach żywych myszy. To pozwoliło badaczom kontrolować aktywność wybranych komórek nerwowych za pomocą światła.
„Laureaci położyli podwaliny pod nową erę w neurobiologii.” – napisano na stronie Nagrody Nobla.
Odkrycie światłoczułych białek dało początek optogenetyce. Na czym polega ta technika?
Termin optogentyka opisuje eksperymenty wykorzystujące komórki, do których sztucznie wprowadzono gen kodujący - białko kanałowe bramkowane światłem. Tak zmodyfikowane komórki ulegają aktywacji pod wpływem światła. Zastosowanie tej metody w strukturach wielokomórkowych pozwala selektywnie pobudzać wybrane obszary narządów. Badania wykorzystujące optogenetykę nie ograniczają się tylko do centralnego układu nerwowego. Są prowadzone również na innych narządach, gdzie szczególnie istotne jest badanie efektu stymulacji konkretnych grup komórek, np. komórek regulujących skurcz serca, czy komórek wydzielniczych - tłumaczy profesor Włodarski.
Jakie medyczne przełomy mogą narodzić się dzięki badaniom nagrodzonym Noblem? Czy te przełomy mogą dotyczyć np. leczeniu choroby Alzheimera, Parkinsona czy depresji?
Przełomowe terapie płyną z pełnego zrozumienia mechanizmów fizjologicznych. Mózg jest narządem skrywającym wiele tajemnic. Nasza obecna wiedza jest już bogata, ale wiele ograniczeń w jej poszerzaniu wynika z braku dobrych modeli eksperymentalnych. Transgeniczne myszy z wprowadzonym genem kanałowej rodopsyny, który jest obecny w komórkach mózgu zwierzęcia, mogą być odpowiedzią na takie potrzeby badawcze. Trudno jednak sądzić teraz o tym, jakie to przyniesie zastosowania terapeutyczne. Pokaże to czas. Pytanie dotyczy chorób o dość dobrze opisanej patogenezie, istnieją jednak liczne choroby układu nerwowego, mniej zbadane, których wyjaśnienie może nastąpić dzięki optogenetyce. – podkreśla prof. Paweł Włodarski.
Ill. Niklas Elmehed © Nobel Prize Outreach