2026 წლის ნობელის პრემია ფიზიოლოგიისა და მედიცინის დარგში Karl Deisseroth-ს, Peter Hegemann-სა და Georg Nagel-ს მიენიჭათ აღმოჩენებისთვის, რომლებმაც თანამედროვე ნეირომეცნიერების ერთ-ერთ ყველაზე მნიშვნელოვან ტექნოლოგიას – ოპტოგენეტიკას – დაუდო საფუძველი.
ამ მეთოდის დახმარებით მეცნიერებს შეუძლიათ ცოცხალ ტვინში კონკრეტული ნერვული უჯრედები სინათლის საშუალებით გაააქტიურონ ან გამორთონ და შემდეგ დააკვირდნენ, როგორ იცვლება მოძრაობა, ემოციები, მეხსიერება ან ქცევა.
აღმოჩენის ისტორია კი, არა ადამიანის ტვინით, არამედ პატარა ერთუჯრედიანი წყალმცენარით დაიწყო.
როგორ დაიწყო ყველაფერი?
Peter Hegemann-ს აინტერესებდა, როგორ ახერხებდა ერთუჯრედიანი მწვანე წყალმცენარე Chlamydomonas სინათლის მიმართულების ამოცნობას და მისკენ მოძრაობას.
კვლევებმა მეცნიერები უჩვეულო ცილამდე მიიყვანა.
Hegemann-მა და Georg Nagel-მა 2000-იანი წლების დასაწყისში აღმოაჩინეს და შეისწავლეს channelrhodopsin – სინათლის მიმართ მგრძნობიარე ცილა, რომელსაც იონური არხის ფუნქცია აქვს.
როდესაც მას ლურჯი სინათლე ეცემა, არხი იხსნება და დამუხტულ იონებს უჯრედის მემბრანის გავლით გადაადგილების საშუალებას აძლევს. შედეგად უჯრედში ელექტრული სიგნალი წარმოიქმნება.
მეცნიერებმა ასევე აჩვენეს, რომ თუ ამ ცილის წარმოქმნისთვის საჭირო გენეტიკურ ინსტრუქციას სხვა ტიპის უჯრედში გადაიტანდნენ, შესაძლებელი გახდებოდა ამ უჯრედის სინათლის მიმართ მგრძნობიარედ გადაქცევაც.
აქ გაჩნდა მთავარი კითხვა: შეიძლებოდა იგივე პრინციპის გამოყენება ნეირონებში?
ნეირონისთვის “სინათლის ჩამრთველის“ შექმნა
შემდეგ საქმეში Karl Deisseroth ჩაერთო.
მან channelrhodopsin-ის გენი ვირთაგვის ნერვულ უჯრედებში შეიტანა. როდესაც მკვლევრებმა ამ ნეირონებს ლურჯი სინათლე მიანათეს, მათში ელექტრული სიგნალის გამოწვევა შეძლეს.
Deisseroth-მა ეს მნიშვნელოვანი შედეგი 2005 წელს გამოაქვეყნა, ხოლო რამდენიმე წლის შემდეგ მეთოდი უკვე ცოცხალი თაგვის ტვინშიც მუშაობდა.
ასე ჩამოყალიბდა მეთოდი, რომელსაც დღეს ოპტოგენეტიკას ვუწოდებთ.
მისი პრინციპი გამარტივებულად ასე გამოიყურება: მკვლევრები კონკრეტული ტიპის ნეირონებს სინათლისადმი მგრძნობიარეს ხდიან, შემდეგ კი სინათლის ძალიან ზუსტი იმპულსებით მათი აქტივობის მართვა შეუძლიათ.
სხვა სიტყვებით, კონკრეტულ ნერვულ უჯრედებს ერთგვარი “სინათლის ჩამრთველი“ უჩნდებათ.
რატომ იყო ეს ასეთი მნიშვნელოვანი?
ტვინის კვლევის ერთ-ერთი მთავარი პრობლემა დიდი ხნის განმავლობაში მიზეზისა და შედეგის ერთმანეთისგან გარჩევა იყო.
მაგალითად, ტვინის სკანირებით მეცნიერებს შეუძლიათ დაინახონ, რომ კონკრეტული უბანი შიშის, მეხსიერების ან მოძრაობის დროს აქტიურდება.
მაგრამ მხოლოდ ამ ინფორმაციის საფუძველზე რთულია იმის თქმა, იწვევს თუ არა სწორედ ეს ნერვული წრედი კონკრეტულ ქცევას, თუ მისი გააქტიურება უბრალოდ პროცესს თან ახლავს.
ოპტოგენეტიკამ მეცნიერებს ამ კითხვაზე ექსპერიმენტულად პასუხის გაცემის საშუალება მისცა.
მკვლევარს შეუძლია ძალიან კონკრეტული ნერვული უჯრედები გაააქტიუროს ან დათრგუნოს და პირდაპირ დააკვირდეს, რა შეიცვლება.
სწორედ ამ გზით გახდა შესაძლებელი ისეთი ნერვული წრედების ბევრად უფრო ზუსტად შესწავლა, რომლებიც მონაწილეობენ მეხსიერებაში, შიშში, მოტივაციაში, მოძრაობაში, ჯილდოს განცდასა და სხვადასხვა ქცევაში.
დღეს ოპტოგენეტიკა მსოფლიოს ნეირომეცნიერების ლაბორატორიებში ერთ-ერთ უმნიშვნელოვანეს კვლევით ინსტრუმენტად გამოიყენება.
რა კავშირი აქვს ამ აღმოჩენას დაავადებებთან?
ტექნოლოგია მეცნიერებს ეხმარება შეისწავლონ ნერვული წრედები, რომლებიც შეიძლება მონაწილეობდნენ სხვადასხვა ნევროლოგიურ და ფსიქიატრიულ მდგომარეობაში.
ოპტოგენეტიკური ექსპერიმენტები გამოიყენება ეპილეფსიის, პარკინსონის დაავადების, დამოკიდებულების, დეპრესიისა და სხვა მდგომარეობების მექანიზმების შესასწავლად.
მაგალითად, ცხოველურ მოდელში მეცნიერებს შეუძლიათ კონკრეტული ნერვული წრედის გააქტიურებით ან დათრგუნვით შეამოწმონ, იცვლება თუ არა დაავადებასთან დაკავშირებული ქცევა.
ეს შეიძლება მომავალში ახალი სამკურნალო სამიზნეების აღმოჩენაშიც დაგვეხმაროს.
შეიძლება თუ არა სინათლით ადამიანის ტვინის მკურნალობა?
აქ მნიშვნელოვანი სხვაობაა.
ოპტოგენეტიკა დღეს პირველ რიგში კვლევითი ტექნოლოგიაა და არა ადამიანებში ნევროლოგიური ან ფსიქიატრიული დაავადებების ფართოდ ხელმისაწვდომი მკურნალობა.
ერთ-ერთი მთავარი სირთულე ისაა, რომ ნეირონები ჯერ სინათლის მიმართ მგრძნობიარე უნდა გახდეს, რაც შესაბამისი გენეტიკური მასალის უჯრედებში შეტანას მოითხოვს. ამასთან, სინათლე ტვინის ღრმა ქსოვილებში თავისუფლად ვერ აღწევს.
თუმცა კლინიკური გამოყენების შესაძლებლობაც უკვე იკვლევა.
განსაკუთრებით საინტერესო მიმართულებაა მხედველობის აღდგენა. ბადურა სინათლისთვის ბუნებრივად ხელმისაწვდომია, ამიტომ მკვლევრები ცდილობენ ოპტოგენეტიკური მეთოდებით სინათლის მიმართ მგრძნობიარე გახადონ ბადურის დარჩენილი უჯრედები იმ ადამიანებში, რომლებმაც ფოტორეცეპტორების ფუნქცია დაკარგეს.
ეს მიმართულება ჯერ ექსპერიმენტულია, მაგრამ აჩვენებს, რომ ტექნოლოგია, რომელიც თავდაპირველად ფუნდამენტური კვლევის ინსტრუმენტი იყო, მომავალში შესაძლოა კონკრეტულ კლინიკურ გამოყენებამდეც მივიდეს.
წყალმცენარიდან ნობელის პრემიამდე
ამ აღმოჩენის ისტორია კარგად აჩვენებს, რატომ აქვს ფუნდამენტურ მეცნიერებას დიდი მნიშვნელობა.
კვლევა დაიწყო ერთი შეხედვით ძალიან მარტივი კითხვით – როგორ გრძნობს ერთუჯრედიანი წყალმცენარე სინათლეს?
ამ კითხვაზე პასუხის ძიებამ მეცნიერები სინათლით მართვად ცილამდე მიიყვანა, შემდეგ ამ ცილამ ნერვული უჯრედების მართვის საშუალება შექმნა, საბოლოოდ კი ტექნოლოგიამ მნიშვნელოვნად შეცვალა ადამიანის ტვინის კვლევის შესაძლებლობები.
2026 წლის ნობელის კომიტეტმა სწორედ ამ აღმოჩენებისთვის მიანიჭა პრემია Peter Hegemann-ს, Georg Nagel-სა და Karl Deisseroth-ს.
სამი მეცნიერი 12 მილიონ შვედურ კრონას გაიყოფს.
