光遗传学终于获得诺奖

导读： 2016年，《知识分子》曾发文：光遗传学：一项注定要得诺贝尔奖的技术；2021年，《知识分子》报道，“光遗传学会获得诺奖吗”。

2026年诺贝尔生理学或医学奖 今日，诺贝尔大会宣布，2026年诺贝尔生理学或医学奖授予卡尔·戴瑟罗斯（Karl Deisseroth）、彼得·黑格曼（Peter Hegemann）和格奥尔格·纳格尔（Georg Nagel），以表彰他们“在光门控离子通道和光遗传学方面的发现”。

理解大脑如何形成记忆、情感和行为，一直是研究人员的梦想。 卡尔·戴瑟罗斯、彼得·黑格曼和格奥尔格·纳格尔因促成光遗传学诞生的发现，获颁2026年诺贝尔生理学或医学奖。光遗传学使研究人员能够开启或关闭活体大脑中单个神经细胞的活动。 如今，世界各地的实验室正利用这一方法揭示大脑的奥秘。 彼得·黑格曼和格奥尔格·纳格尔，在一种单细胞藻类中发现了一种非凡的蛋白质——通道视紫红质（channelrhodopsin）。 黑格曼曾好奇：衣藻这种单细胞藻类为何能够朝着光源游动？21世纪初，他与纳格尔发现了通道视紫红质。这种位于藻细胞表面的蛋白质具有独特的性质：受到蓝光照射时，蛋白质中的通道会打开，带电离子随之流入细胞，产生电脉冲。他们发现，无论将这种蛋白质导入哪种细胞，这些细胞都会变得对光敏感。 戴瑟罗斯将编码通道视紫红质的基因导入大鼠神经细胞，通过蓝光照射这些细胞，成功触发了神经信号。他于2005年发表了这一突破性成果。两年后，他使这一神经细胞光控开关在活体小鼠的大脑中发挥作用。

Karl Deisseroth 戴瑟罗斯是斯坦福大学生物工程学、精神病学与行为科学教授，并任霍华德·休斯医学研究所研究员。他本科毕业于哈佛大学，随后在斯坦福大学获得神经科学博士和医学博士学位，并完成精神病学住院医师培训。Deisseroth 是光遗传学的重要开创者之一，其团队开发并系统推进了利用光敏离子通道精准操控特定神经元活动的方法，同时发展了以 CLARITY 为代表的水凝胶组织化学技术及一系列神经科学研究工具。他利用这些技术研究与正常及异常行为相关的神经细胞类型和连接，并将相关方法推广至全球数千个实验室。目前他仍从事临床精神科工作，关注情感障碍和自闭症谱系障碍。曾获拉斯克基础医学研究奖、日本国际奖、生命科学突破奖和京都奖等。

Peter Hegemann 彼得·黑格曼（Peter Hegemann），1954年12月11日出生于德国明斯特，德国生物物理学家，现任柏林洪堡大学生物物理学系教授兼主任。他是光遗传学领域的奠基人之一，因在单细胞藻类中发现光门控离子通道——通道视紫红质（Channelrhodopsin），并证实了其在动物细胞中的功能性表达而享誉国际。黑格曼的研究工作揭示了微生物视紫红质作为光控离子通道的分子机制，为神经科学家提供了一种通过光照精确控制特定神经元活动的革命性工具。这一发现不仅极大地推动了神经科学的发展，使研究人员能够以毫秒级的精度解析神经回路的功能，也为治疗神经系统疾病提供了新的可能性。凭借在光遗传学领域的开创性贡献，黑格曼获得了包括邵逸夫奖、拉斯克基础医学研究奖、加拿大盖尔德纳国际奖在内的多项国际顶级科学奖项。 德国生物物理学家格奥尔格·纳格尔现为德国维尔茨堡大学资深教授。他早年在康斯坦茨大学学习生物学和生物物理学，1988年获法兰克福大学博士学位，随后赴耶鲁大学和洛克菲勒大学从事博士后研究，之后长期在马克斯·普朗克生物物理研究所工作。2004年起任教于维尔茨堡大学。

纳格尔 纳格尔最重要的贡献来自对微生物视紫红质的研究。1995年，他与Ernst Bamberg证明，来自微生物的光驱动质子泵可以在脊椎动物细胞中表达并保持功能。此后，他与Peter Hegemann研究单细胞绿藻莱茵衣藻的感光机制，于2002年和2003年分别鉴定并表征了Channelrhodopsin-1（ChR1）和Channelrhodopsin-2（ChR2）。尤其重要的是，他们证明ChR2进入动物细胞后，可以在蓝光照射下迅速引起膜电位变化。 这一发现为现代光遗传学提供了关键工具。研究人员只需让特定神经元表达ChR2，就可以用毫秒级的光脉冲控制神经元活动，从而研究神经环路、行为以及帕金森病等神经系统疾病。纳格尔因此成为光遗传学诺贝尔奖热门候选人之一。他曾获2013年Brain Prize、2019年Rumford Prize，并与Hegemann和Gero Miesenböck共同获得2020年邵逸夫生命科学与医学奖。 值得注意的是，Dieter Oesterhelt曾与卡尔·戴瑟罗斯、彼得·黑格曼获得2021年拉斯克奖，但于2022年去世。