Pirmoji premija šiemet
 
Šiemet, kaip ir kasmet, Nobelio premijų sezonas tradiciškai atidarytas paskelbiant medicinos ar fiziologijos laureatus.
 
Kaip Stokholme veikiančiame Karolio institute pranešė Nobelio komitetas, šiemet šioje kategorijoje už atradimus, susijusius su šviesa valdomais jonų kanalais ir optogenetika, apdovanoti trys mokslininkai Karlas Deisserothas, Peteris Hegemannas ir Georgas Nagelis.
 
K.Deisserothas yra Stanfordo universiteto bioinžinerijos, psichiatrijos ir elgesio mokslų profesorius bei Howardo Hugheso medicinos instituto tyrėjas. P.Hegemannas – Berlyno Humboldtų universiteto neuromokslų profesorius, o G.Nagelis – Viurcburgo universiteto molekulinės augalų fiziologijos profesorius.
 
Smalsus dumblių tyrėjas 
 
Kelias į optogenetiką buvo ilgas ir juo nuėjo daugiau tyrėjų, nei galiausiai galėjo būti skirta Nobelio premija. Tam tikra prasme pradininkas buvo genetikas ir buvęs Nobelio premijos laureatas Francis Crickas. Sėkmingai išaiškinę DNR struktūrą, F.Crickas norėjo ištirti žmogaus sąmonę ir jau tada turėjo idėją paveikti nervines ląsteles. Tačiau toks eksperimentas tuo metu liko tik mokslininko mintyse.
 
Pirmąjį eksperimentinį žingsnį XX a. dešimtajame dešimtmetyje žengė biochemikas P.Hegemanas, tuo metu nežinojęs, kur nuves jo eksperimentai. P.Hegemannas tuo metu Maxo Plancko biochemijos institute Martinsryde buvo grupės vadovas ir domėjosi klausimu, kaip vienaląstis žaliasis dumblis (Chlamydomonas reinhardtii) gali taip greitai reaguoti į šviesą. Apšvietęs dumblio akutę, kurioje sutelkti fotoreceptoriai, jis galėjo aptikti elektrinį impulsą po pusės milisekundės.
 
P.Hegemannas tokį nepaprastą greitį aiškino baltymu, galinčiu vienu metu jausti šviesą ir veikti kaip jonų kanalas. Norėdamas tai įrodyti, jis turėjo ištirti dumblių fotoreceptorių, tačiau pasirodė, kad tą padaryti yra sunkiau, nei gali pasirodyti iš pirmo žvilgsnio. Tik po to, kai Japonijos tyrėjai tūkstantmečių sandūroje paskelbė dumblių kDNR biblioteką, P.Hegemannas rado savo dviejų jonų kanalų genus ir pradėjo biochemiškai dirbti su jų koduojamais baltymais kanalrodopsinu-1 ir -2.
 
Tuo metu jis taip pat pradėjo bendradarbiauti su Georgu Nageliu, kuris tuomet dirbo Maxo Plancko biofizikos institute Frankfurte prie Maino. Biofizikas ekspresavo P.Hegemanno kanalo baltymus afrikinės naguotosios varlės (Xenopus laevis) kiaušialąstėse ir sugebėjo parodyti, kad jos iš tiesų atsidaro veikiamos šviesos bei praleidžia tokius katijonus kaip natris, kalis ir kalcis.
 
Nuo dumblių iki žinduolių
 
2003 metais P.Hegemannas ir G.Nagelis paskelbė publikaciją, kuri į šią sritį atvedė jauną psichiatrą ir neurobiologą Karlą Deisserothą iš Stanfordo universiteto. Dirbdamas su pacientais jis panoro išsiaiškinti, kaip tikslingai manipuliuoti atskiromis nervinėmis ląstelėmis. Kanalo rodopsinas-2 atrodė kaip idealus variantas tyrimams. Gavęs geno seką iš G.Nagelio, jis ekspresavo kanalo baltymą žiurkių nervų ląstelėse. 2005-aisiais jis paskelbė savo stebėjimus, kad mėlyna šviesa gali sukelti nervinius impulsus žinduolių ląstelėse.
 
Vėlesniais metais P.Hegemannas, G.Nagelis, K.Deisserothas bei jų bendradarbiai atrado daugiau jonų kanalų, kuriuos galėjo paveikti skirtingų bangos ilgių šviesa. Taip gimė optogenetika – terminas, kurį sukūrė K.Deisserothas. Netrukus šis metodas galėjo būti naudojamas gyvų laboratorinių gyvūnų raumenų judesiams ir emocijoms sukelti.
 
Beje, šios naujos tyrimų srities proveržiu paprastai laikoma 2005 metais žurnale „Nature Neuroscience“ paskelbta K.Deisserotho grupės publikacija. Tačiau tų pačių metų gruodį G.Nagelis paskelbė eksperimentus apie neinvazinį gyvūnų nervų sistemos manipuliavimą. Šie eksperimentai su apvaliosiomis kirmėlėmis (Caenorhabditis elegans) tikriausiai būtų buvę paskelbti dar prieš amerikiečių darbą, jei ne klonavimo klaida. 2019 metais G.Nagelis apie tai rašė savo esė, kurioje įtraukiančiai ir asmeniškai apibendrino patirtį su „neaiškiais dumblių baltymais“.
 
Kodėl tai svarbu?
 
Nobelio komiteto generalinis sekretorius Thomas Perlmannas per premijos paskelbimą kalbėjo apie „naują neurologijos erą“, kurią atvėrė optogenetika. Naudodami šį naują signalų valdymo šviesa metodą, dabar vadinamą optogenetika, tyrėjai sugebėjo atskleisti neuronines grandines, kurios valdo specifinius prisiminimus, jausmus ir elgesį, susijusius su neurologiniais bei psichikos sutrikimais. Klinikinėje medicinoje mokslininkai naudoja šį metodą, siekdami atkurti regėjimą silpnaregiams.
 
Optogenetika iš esmės pakeitė mūsų supratimą apie smegenis. 2010 m. žurnalas „Nature Methods“ ją pavadino „Metų metodu“. Dabar kasmet publikuojama šimtai straipsnių šia tema. Be nervų sistemos tyrimų ir neurologinių ligų, depresijos bei aklumo gydymo, optogenetika vis labiau skverbiasi į ląstelių biologiją už nervų sistemos ribų, pavyzdžiui, vėžio ir diabeto tyrimuose.
 
Th. Perlmannas teigė, jog optogenetika leidžia įjungti ir išjungti atskirų nervinių ląstelių aktyvumą gyvose smegenyse. „Šis metodas pasaulio laboratorijose dabar naudojamas siekiant atskleisti smegenų paslaptis“, – pridūrė jis. Klinikinių tyrimų metu mokslininkai atkuria regėjimą žmonėms, apakusiems dėl pigmentinio retinito, implantuodami į tinklainę šviesai jautrų baltymą. Mokslininkai taip pat tikisi, kad optogenetika galėtų patobulinti kochlearinius implantus, leisdama tiksliau stimuliuoti klausos nervą nei dabartiniai elektriniai prietaisai.

---

 
Tai įdomu
 
Padidintas Nobelio prizinis fondas
 
Nobelio premijų įteikimo ceremonija vyks gruodžio 10 d., minint Alfredo Nobelio, kuris įkūrė premijas, mirties metines.
Nobelio premijos laureatai šiemet gaus 1 milijonu Švedijos kronų didesnę piniginę premiją – iš viso 12 mln. kronų (apie milijoną eurų).
 
„Šiais metais švenčiame 125-ąsias Nobelio premijos metines. Šia proga džiaugiamės galėdami padidinti premijos fondą vienu milijonu“, – rugsėjį sakė Nobelio fondo vykdomoji direktorė Hanna Stjärne. Nuo 1901 metų, kai buvo pradėtos skirti Nobelio premijos, suma buvo kelis kartus koreguota.
 
Nobelio premijos, laikomos prestižiškiausiais tarptautiniais apdovanojimais, įsteigtos pagal švedų chemiko ir pramonininko Alfredo Nobelio valią. 1895 metais testamente jis didžiąją dalį turto skyrė fondams, kad kasmet būtų apdovanojami tie, kurie daugiausia prisidėjo prie žmonijos gerovės kūrimo.
 
Stokholme bus apdovanoti fizikos, chemijos, medicinos, literatūros ir ekonomikos premijų laureatai, o taikos premija bus įteikta Osle.
 
Pernai Nobelio premija už pasiekimus medicinos srityje atiteko amerikiečiams Mary E.Brunkow ir Fredui Ramsdellui bei japonui Shimonui Sakaguchi. Jie buvo pagerbti už atradimus, susijusius su periferine imunine tolerancija, kuri neleidžia imuninei sistemai pakenkti organizmui.