De la o algă la misterele creierului: povestea optogeneticii, premiată cu Nobelul pentru Medicină 2026

Karl Deisseroth voia să devină neurochirurg. Era, a spus el mai târziu, cea mai mare provocare pe care și-o putea imagina, iar psihiatria „nici măcar nu era pe hartă”. La începutul anilor 1990, când studia medicina la Stanford, un stagiu obligatoriu în psihiatrie l-a adus însă în fața unui pacient care avea să-i schimbe drumul.

Bărbatul avea o tulburare schizoafectivă și un delir sever. Îl privea fix, apoi a început să strige la el: în acel moment, tânărul student devenise parte din lumea convingerilor sale. Deisseroth a povestit, într-un interviu publicat în 2015 de Karolinska Institutet, că i s-a părut cumplit să vadă cât suferea omul și cât de puțin putea face medicina pentru el. Era bolnav de ani întregi, iar niciunul dintre tratamentele încercate nu-l ajutase.

În relatarea sa, Deisseroth spune că investigațiile disponibile, adică EEG, RMN sau PET, nu ar fi evidențiat ceva anormal. Ceea ce îl interesa era dinamica creierului: felul în care circuitele nervoase funcționează împreună.

Întrebarea i-a decis cariera. Nu a devenit neurochirurg, ci psihiatru, iar ca cercetător s-a concentrat pe dinamica creierului. Din aceleași întrebări, spune el, au pornit și metodele pe care avea să le dezvolte.

Pe 5 octombrie, Adunarea Nobel de la Institutul Karolinska a anunțat că Nobelul pentru Fiziologie sau Medicină 2026 îi recompensează pe Peter Hegemann, Georg Nagel și Karl Deisseroth pentru descoperirile care au făcut posibilă optogenetica. Optogenetica este o metodă prin care activitatea unor celule nervoase poate fi pornită sau oprită cu lumină. Deisseroth, 54 de ani, este profesor la Stanford. Hegemann, 71 de ani, predă la Universitatea Humboldt din Berlin, iar Nagel, 73 de ani, la Universitatea din Würzburg, potrivit Al Jazeera.

Ce nu puteau dovedi cercetătorii

În secolul XX, oamenii de știință au aflat ce zone ale creierului sunt asociate cu anumite funcții. Metodele lor arătau însă doar că o zonă se activează în timpul unui comportament, nu și că ea îl produce. Imaginea rezultată semăna, în descrierea Institutului Karolinska, cu o hartă schițată, plină de semne de întrebare. Ce lipsea era un mod de a interveni precis. Electrozii și leziunile afectau tot țesutul dintr-o zonă, nu doar celulele care interesau. Optogenetica a schimbat asta: comitetul Nobel o descrie ca pe o metodă care face posibilă pornirea sau oprirea activității unor celule nervoase individuale într-un creier viu, astfel încât cercetătorii pot afla exact care neuroni dintr-un mănunchi complicat controlează funcții precum durerea, setea, foamea sau comportamentul social.

Ideea nu era nouă. Încă din 1979, Francis Crick, unul dintre descoperitorii structurii ADN-ului, sugerase că lumina ar putea fi folosită pentru a controla precis activitatea neuronilor, potrivit unei sinteze științifice despre istoria metodei. Lipsea însă instrumentul.

O întrebare despre o algă

Instrumentul a venit dintr-o direcție neașteptată, din curiozitatea lui Peter Hegemann. El voia să afle cum reușește Chlamydomonas, o algă unicelulară, să înoate spre o sursă de lumină.

La începutul anilor 2000, împreună cu Georg Nagel, a identificat pe suprafața algei o proteină numită canalrodopsină (channelrhodopsin). Când este expusă la lumină albastră, proteina deschide un canal prin care ionii pătrund în celulă și produc un impuls electric. Cei doi au constatat că orice celulă în care introduceau proteina devenea sensibilă la lumină.

Detaliul spune ceva despre traseul descoperirii: unul dintre laureații Nobelului pentru Medicină este profesor de fiziologie a plantelor. Descoperirile premiate au fost făcute în institute Max Planck de biochimie și biofizică, departe de orice spital.

Deisseroth a introdus gena canalrodopsinei în celule nervoase de șobolan și a arătat, în 2005, că o rază de lumină albastră poate declanșa un semnal nervos. Un an mai târziu, echipa lui a propus și numele metodei: lumină („opto”) plus o genă introdusă în celule („genetică”).

Anii de îndoială

Succesul pe celule izolate nu garanta nimic. Într-un interviu acordat în 2025 centrului medical Asan din Seul, Deisseroth a povestit că, în primii ani, nu era sigur că metoda va funcționa și la animale care se mișcă liber, iar cei din jur aveau multe rezerve.

Momentul decisiv a venit în 2007. Un reporter de la New York Times venise să scrie despre optogenetică, iar Deisseroth a simțit că trebuie să-i arate ceva concret. Atunci, spune el, s-a convins că metoda poate fi aplicată la animale în mișcare. În același an, controlul nervilor cu lumină a funcționat în creierul unor șoareci vii.

Ce s-a aflat cu ajutorul ei

Creierul funcționează prin rețele de neuroni legați între ei, numite circuite nervoase. Înainte de optogenetică, cercetătorii puteau vedea ce zone se activează când un animal îi este foame sau frică. Nu puteau însă dovedi că exact acei neuroni produc foamea sau frica. Cu lumina, pot aprinde sau stinge un anumit grup de neuroni și pot observa direct ce se schimbă în comportament.

Așa au aflat, potrivit comitetului Nobel citat de Time, ce neuroni controlează funcții precum durerea, setea, foamea, comportamentul social, atenția sau senzația de recompensă. Metoda a fost folosită pe muște, viermi, pești, șoareci și maimuțe. La șoareci, a ajutat la readucerea unor amintiri care păreau pierdute și la ameliorarea semnelor de depresie, potrivit Universității Columbia.

Cel mai cunoscut caz uman a fost publicat în mai 2021, în revista Nature Medicine. Pacientul, un bărbat de 58 de ani, avea retinită pigmentară, o boală ereditară a ochiului. Boala distruge treptat celulele retinei care captează lumina și poate duce la orbire completă. Bărbatul era orb de zeci de ani.

Echipa condusă de oftalmologul francez José-Alain Sahel a ales o cale ocolitoare. Celulele care captau lumina erau distruse, dar alte celule ale retinei, cele care transmit semnalul spre creier, încă funcționau. Medicii au injectat în ochiul cu vederea mai slabă gena unei proteine sensibile la lumină, din aceeași familie cu cea descoperită în alga lui Hegemann. Astfel, acele celule au devenit ele însele sensibile la lumină.

Mai era nevoie de un ajutor. Pacientul a primit niște ochelari speciali, care înregistrează schimbările de lumină din jur și le proiectează pe retină sub formă de impulsuri luminoase. Rezultatul n-a venit imediat: abia după șapte luni de antrenament a început să observe îmbunătățiri.

Cu ochelarii pe ochi și folosind doar ochiul tratat, bărbatul a reușit să perceapă, să localizeze, să numere și să atingă diferite obiecte, potrivit studiului. Înregistrările activității cerebrale au arătat semnale în zona creierului responsabilă de vedere. Fără ochelari sau înainte de tratament, nu putea detecta niciun obiect. A fost primul caz raportat de recuperare parțială a unei funcții într-o boală neurodegenerativă prin optogenetică.

Rezultatul are limite clare. E vorba de un singur pacient, de o vedere parțială și de un tratament aflat încă în studiu clinic, nu disponibil în spitale.

Reacțiile laureaților

Vestea i-a luat prin surprindere pe toți trei. Hegemann a spus că a fost copleșit. Deisseroth a declarat pentru Stanford Medicine că nu ar putea fi mai fericit și că cei trei aleși acoperă tot drumul, de la primele explorări pe alge la experimentele avansate de neuroștiință, potrivit Time.

Georg Nagel a spus, într-un interviu pentru Institutul Nobel, că a fost foarte surprins de vestea premiului și că i se pare „prea devreme” pentru ca optogenetica să primească premiul la medicină. Potrivit Time, motivul este convingerea lui că alte descoperiri medicale au ajutat un număr mai mare de oameni.

Deisseroth nu a renunțat la medicină pentru laborator. Specialitatea lui clinică este depresia, iar Stanford Medicine nota că încă vede regulat pacienți psihiatrici. Premiile vor fi înmânate pe 10 decembrie, la Stockholm.

Surse: Karolinska Institutet, anunțul Nobelului pentru Medicină 2026 · Karolinska Institutet, interviul cu Karl Deisseroth (2015) · Nobelprize.org, informații despre premiu · Time, laureații Nobel 2026 · Al Jazeera · Asan Medical Center, interviul cu Karl Deisseroth (2025) · Columbia University, Premiul Horwitz 2022 · Stanford Medicine (2017) · Sinteză PMC despre istoria optogeneticii