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科學新知

美國和德國科學家因在光和大腦方面的研究獲得諾貝爾醫學獎

作者: Johan Ahlander、Marie Mannes和Bhanvi Satija

斯德哥尔摩, 10月5日(路透社) -美国人Karl Deisseroth和德国人Peter Hegemann和Georg Nagel周一因开发光遗传学而获得2026年诺贝尔生理学或医学奖,光遗传学是一种使用光来控制大脑中单个神经细胞的技术。

瑞典卡羅林斯卡學院諾貝爾大會表示,54 歲的戴瑟羅斯、71 歲的赫格曼和 73 歲的內格爾因「關於光門控離子通道和光遺傳學的發現」而被選中。

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卡羅林斯卡學院諾貝爾大會秘書長托馬斯·帕爾曼 (Thomas Perlmann) 表示:“這種方法(光遺傳學)可以打開或關閉活體大腦中單個神經細胞的活動。”

「這種方法現在正在世界各地的實驗室中使用,以揭示大腦的奧秘,」他說。

遺傳學教授、諾貝爾生理學或醫學委員會成員安娜·韋德爾表示,神經科學的新時代已經開啟,但這只是個開始。

「我們第一次真正開始了解大腦如何處理訊息以及不同神經元如何在大腦中相互作用,」她說。

三人将分享1200万瑞典克朗( $ 120万)的奖金。今年的诺贝尔物理学、化学、文学、和平与经济学奖将于未来几天公布, 2026年诺贝尔和平奖的获奖者将于周五公布。

來自藻類的突破

這項突破始於 20 世紀 90 年代初,當時 Hegemann 研究了藻類衣藻 (Chlamydomonas) 如何在半毫秒內對光線做出反應。他假設單一蛋白質既能捕獲光又能充當離子通道。

Nagel通过将衣原体基因注射到青蛙卵中来检验这一假设,发现了光敏离子通道channelrhodopsin-2。

2003年, Nagel和Hegemann发表了一项研究结果,即这种蛋白质可以被引入人类和仓鼠细胞中,利用光产生电脉冲。在斯坦福大学, Deisseroth两年后在大鼠神经细胞中展示了该技术,该方法于2006年被命名为光遗传学。

「我們一起發表論文。這些年來我們一起有了很多發現,一起開會,一起喝啤酒,所以與這兩個人分享絕對是完美的,」戴瑟羅斯說。

戴瑟羅斯的妻子米歇爾·蒙傑-戴瑟羅斯曾對腦癌進行過開創性研究,她說,當卡羅林斯卡研究所打電話給他們時,這對夫婦正在睡覺。

「這是一個非常受歡迎的警鐘。我非常興奮,非常榮幸,我為他感到驕傲,」她告訴路透社,並補充說她丈夫的工作「確實為正常生物學和疾病開闢了許多新的前景」。

正在開發的治療方法

三位获奖者的研究提供了有关大脑疾病的见解。動物模型被用來了解精神分裂症、阿茲海默症、帕金森氏症、癲癇症和成癮症——這些疾病影響著全世界數百萬人,但治療選擇有限。

Deisseroth 使用光遺傳學透過活化運動皮質中的特定神經細胞來控制小鼠鬍鬚的運動。他也用光喚醒熟睡的老鼠,證實特定的神經細胞控制著覺醒。

「有癡呆症、癲癇症和成癮症的小鼠模型。透過了解小鼠中哪些細胞在這些疾病中活躍,我們可以了解在人類中應該關注哪些方面,」韋德爾說。

研究人員也正在應用這項技術,透過將光敏蛋白植入視網膜,試著讓因色素性視網膜炎(一種進行性眼疾)而失明的人恢復視力。

「患者失去了感光細胞,即視網膜中的視桿細胞和視錐細胞。但健康細胞仍然存在。研究人員利用光遺傳學來刺激這些健康細胞,激活視神經並在大腦中產生視覺感知,」卡羅林斯卡醫學院神經病學教授 Per Svenningsson 說。

科學家也希望光遺傳學能改善人工耳蝸,這可能比現有的電子設備更精確地刺激聽覺神經。

其中最先進的治療方法是美國生物技術公司 MapLight 的自閉症譜系障礙療法和同樣位於美國的 Nanoscope 的視網膜色素變性視力恢復藥物,儘管這兩種藥物距離患者還需要一段時間。

打破界限

巴塞隆納德爾馬醫院神經計算實驗室負責人曼努埃爾·瓦萊羅 (Manuel Valero) 表示,光遺傳學「讓我們能夠突破科學與科幻小說之間的界限」。

瓦萊羅說:“在實驗動物中,我們成功地控制了情緒,創造了錯誤的記憶,甚至在阿茲海默症模型中恢復了失去的記憶。” “也許它尚未實現的偉大承諾正是其創始承諾之一:治療人類大腦疾病的能力。”

出生於波士頓的戴瑟羅斯最初致力於神經外科,但在遇到痛苦的患者後轉向精神病學,詢問為什麼憂鬱症會奪走快樂以及是什麼導致自閉症。

赫格曼很早就對科學和探索產生了濃厚的興趣,並將科學研究描述為類似於繪製未知領域。

內格爾五歲時得了重病,花了很多暑假接受手術。他說他後來當了老師,開了一家咖啡館,並把懸掛式滑翔當作一種愛好。

(Niklas Pollard、Simon Johnson、Greta Rosen Fondahn、Terje Solsvik 和 Anna Ringstrom、Ilze Filks、Tome Little 以及紐約的 Jonathan Allen 的補充報道;Niklas Pollard 在斯德哥爾摩撰寫,Bhanvi Satija 在倫敦撰寫,Timothy Heritage 編輯)

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