Νόμπελ Ιατρικής: Πώς η οπτογενετική μετατρέπει το φως σε διακόπτη του εγκεφάλου

Η ικανότητα των επιστημόνων να ενεργοποιούν ή να «σιγούν» συγκεκριμένα νευρικά κύτταρα μέσω της χρήσης φωτός αποτελεί τη βάση της βράβευσης με το Νόμπελ Ιατρικής και Φυσιολογίας. Το κορυφαίο βραβείο απονεμήθηκε στον Αμερικανό Καρλ Ντάισεροθ και στους Γερμανούς Πέτερ Χέγκεμαν και Γκέοργκ Νάγκελ για την ανάπτυξη της οπτογενετικής, μιας μεθόδου που άλλαξε ριζικά τη μελέτη της εγκεφαλικής λειτουργίας.

Η οπτογενετική συνδυάζει τη γενετική με τη φυσική του φωτός. Οι ερευνητές τροποποιούν επιλεγμένους νευρώνες ώστε να παράγουν φωτοευαίσθητες πρωτεΐνες. Μόλις αυτές οι πρωτεΐνες εγκατασταθούν στις κυτταρικές μεμβράνες, το κύτταρο αποκτά την ικανότητα να ανταποκρίνεται σε συγκεκριμένα μήκη κύματος. Έτσι, μια δέσμη φωτός λειτουργεί ως διακόπτης που ελέγχει τη δραστηριότητα των νευρώνων. Στην καρδιά της τεχνικής βρίσκονται οι καναλοροδοψίνες, πρωτεΐνες που προέρχονται από οργανισμούς όπως τα πράσινα φύκια, οι οποίες μεταβάλλουν τη διαπερατότητα της κυτταρικής μεμβράνης στα ιόντα, προκαλώντας ή καταστέλλοντας ηλεκτρικά σήματα.

Η καινοτομία της οπτογενετικής έγκειται στην ακρίβεια. Αντί για τη διέγερση ευρύτερων εγκεφαλικών περιοχών, οι ειδικοί μπορούν πλέον να στοχεύουν συγκεκριμένους τύπους κυττάρων με χρονική ακρίβεια χιλιοστών του δευτερολέπδου. Αυτό επιτρέπει τη διερεύνηση σχέσεων αιτίου και αποτελέσματος, αποκαλύπτοντας πώς ακριβώς συγκεκριμένα κυκλώματα καθορίζουν τη συμπεριφορά.

Η ιστορία της ανακάλυψης ξεκίνησε τη δεκαετία του 1990 με τις μελέτες του Πέτερ Χέγκεμαν στο φύκι Chlamydomonas, ενώ το 2005 ο Καρλ Ντάισεροθ στο Στάνφορντ απέδειξε την εφαρμογή της σε θηλαστικά. Αν και η οπτογενετική δεν αποτελεί ακόμα καθιερωμένη κλινική θεραπεία, υπάρχουν ελπιδοφόρα δείγματα. Το 2021, ένας 58χρονος άνδρας με μελαγχρωστική αμφιβληστροειδοπάθεια ανέκτησε μέρος της όρασής του μέσω πειραματικής οπτογενετικής παρέμβασης, η οποία χρησιμοποίησε ειδικά γυαλιά για τη μετατροπή των εικόνων σε φωτεινούς παλμούς.