Итак, Нобелевская премия по физиологии и медицине присуждена в этом году американскому нейробиологу и психиатру Карлу Дейссероту, а также двум немецким биофизикам Петеру Хегеманну из Берлинского университета имени Гумбольдта, и Георгу Нагелю из Вюрцбургского университета в Германии. Согласно формулировке Нобелевского комитета, они получили награду за «ключевую роль в изучении светочувствительных белков и развитии оптогенетики». Хегеманн и Нагель «открыли белок каналородопсин в одноклеточной водоросли», а Дейссерот «превратил его в управляемый светом переключатель для нервных клеток».
Нейробиологам давно хотелось научиться стимулировать нейроны, воздействовать, к примеру, на два, рядом расположенные, и наблюдать, чем будет отличаться реакция. Начинали они с того, что втыкали улитке или мыши электрод прямо в нейрон и стимулировали его, подавая через него ток. Но пришло время, и появился более гуманный, неинвазивный метод воздействия на нейрон светом, то есть оптогенетика.
Справка «МК». Оптогенетика – это способ управления активностью определенных клеток организма с помощью света. В клетки, которые хотят активизировать или, наоборот, «выключить», внедряют гены белков фоточувствительных организмов, реагирующие на свет определенной длины волны. Переключателем их активности является световой импульс.
В Нобелевском комитете представили открытие оптогенетики так, как будто все началось с любопытства Петера Хегеманна. Он, якобы, удивился тому, как хламидомонада, одноклеточная водоросль, двигалась к источнику света. Затем в начале 2000-х годов к Хегеманну присоединился Нагель, и уже вместе они открыли каналородопсин – белок, который наделял любые клетки чувствительностью к свету.
Однако, по словам нейробиолога, директора Федерального центра мозга и нейротехнологий ФМБА России Всеволода Белоусова, история оптогенетики начала развиваться гораздо раньше, чем Хегманн проявил свое «любопытство» к водоросли.
По словам российского специалиста, до немецких ученых, еще в 70-е годы прошлого века этой проблемой интересовался исследователь Олег Александрович Синещёков из МГУ им. Ломоносова, на которого, кстати, Хегманн и Нагель ссылались в своей исторической статье про открытие белков-каналородопсинов и оптогенетику, называя советского ученого одним из предшественников этого открытия.
– Синещёков, который работал на кафедре биофизики в университете, изучал фототаксис водорослей, то есть, их двигательную реакцию в зависимости от направления источника света, – поясняет Всеволод Белоусов. – Он и его коллеги первыми задались вопросом, почему водоросли плывут на свет или, наоборот, избегают его, и предположили, что этим механизмом мог бы быть светоуправляемый электрический рецептор. Они действительно впервые зарегистрировали электрический сигнал в ответ на освещение водоросли. Фактически Синещёков впервые описал принцип работы таких белков. Его работы и привели к тому что сегодняшние лауреаты получили Нобелевскую премию. Хегманн и Нагель, отталкиваясь от открытого Синещёковым факта, что электричество есть ответ на освещение, начали искать ответственные за это рецепторы и нашли каналородопсин и его родственников.
Где применяют методы оптогенетики
Пока, по словам Всеволода Белоусова, в фундаментальных исследованиях оптогенетика привела к сотням открытий относительно того, как работает нервная система. В медицине же этот метод применяется пока только для фотопротезирования сетчатки глаза, – аналоги каналородопсина заражают в ней уцелевшие нейроны, которые стали не светочувствительными, возвращая им способность реагировать на световые волны. В России фотопротезированием сетчатки занимается академик Михаил Островский, правда пока на доклинической стадии, – в работе применяется множество вариантов белков.
