Δημοσίευση: ’
Οπτογενετική: Η τεχνική που ελέγχει τους νευρώνες με φως και το Νόμπελ Ιατρικής
Στη νευροεπιστήμη δίνει τη δυνατότητα να εξετάζεται άμεσα τι συμβαίνει σε ένα νευρωνικό κύκλωμα ή στη συμπεριφορά ενός οργανισμού.
Στη νευροεπιστήμη δίνει τη δυνατότητα να εξετάζεται άμεσα τι συμβαίνει σε ένα νευρωνικό κύκλωμα ή στη συμπεριφορά ενός οργανισμού.
- Το Νόμπελ Φυσιολογίας και Ιατρικής 2026 απονεμήθηκε στους Καρλ Ντάισεροθ, Πέτερ Χέγκεμαν και Γκέοργκ Νάγκελ για τις ανακαλύψεις γύρω από τα φωτοελεγχόμενα κανάλια ιόντων και την οπτογενετική.
- Η οπτογενετική επιτρέπει την ενεργοποίηση ή αναστολή συγκεκριμένων νευρώνων με ακρίβεια χιλιοστών του δευτερολέπτου.
- Κομβικός ρόλος στην εξέλιξη της τεχνικής είχαν οι channelrhodopsins, ειδικά η channelrhodopsin-2 (ChR2) από το Chlamydomonas reinhardtii.
- Η μέθοδος χρησιμοποιείται για τη μελέτη εγκεφαλικών κυκλωμάτων που σχετίζονται με κίνηση, μνήμη, κίνητρο, άγχος, εθισμό και κοινωνική συμπεριφορά.
- Η έρευνα ξεκίνησε από τη μελέτη της απόκρισης του μικροσκοπικού φυκιού στο φως και εξελίχθηκε σε εργαλείο νευροεπιστήμης παγκόσμιας χρήσης.
Η οπτογενετική, μια τεχνική που επιτρέπει τον έλεγχο επιλεγμένων κυττάρων με παλμούς φωτός, έχει αλλάξει τη μελέτη του εγκεφάλου. Με γενετικές παρεμβάσεις, οι ερευνητές μπορούν να καταστήσουν συγκεκριμένους νευρώνες ευαίσθητους στο φως και στη συνέχεια να τους ενεργοποιούν ή να αναστέλλουν τη λειτουργία τους με ακρίβεια χιλιοστών του δευτερολέπτου.
Η μέθοδος βρέθηκε στο επίκεντρο της επιστημονικής επικαιρότητας τη Δευτέρα 5 Οκτωβρίου, όταν το Νόμπελ Φυσιολογίας και Ιατρικής 2026 απονεμήθηκε στους Καρλ Ντάισεροθ, Πέτερ Χέγκεμαν και Γκέοργκ Νάγκελ για τις «ανακαλύψεις τους σχετικά με τα φωτοελεγχόμενα κανάλια ιόντων και την οπτογενετική».
Η οπτογενετική συνδυάζει γενετικές και οπτικές μεθόδους, ώστε ορισμένα κύτταρα σε έναν ζωντανό οργανισμό να ανταποκρίνονται στο φως. Στη νευροεπιστήμη, δίνει τη δυνατότητα να εξετάζεται άμεσα τι συμβαίνει σε ένα νευρωνικό κύκλωμα ή στη συμπεριφορά ενός οργανισμού όταν μεταβάλλεται η δραστηριότητα συγκεκριμένων νευρώνων.
Οι επιστήμονες δεν μετατρέπουν όλους τους νευρώνες σε φωτοευαίσθητους. Επιλέγουν συγκεκριμένους κυτταρικούς τύπους και, με γενετικές τεχνικές, τους οδηγούν στην παραγωγή φωτοευαίσθητων πρωτεϊνών, των οψινών. Όταν οι πρωτεΐνες αυτές δεχθούν το κατάλληλο μήκος κύματος φωτός, αλλάζει η ηλεκτρική δραστηριότητα του κυττάρου.
The 2026 #NobelPrize laureates in physiology or medicine have laid the foundation of a new era in neuroscience.
Using optogenetics, researchers have been able to reveal neural circuits governing specific memories, feelings, and behaviours relevant for neurological and psychiatric disorders. In clinical medicine, researchers are using the method in attempts to restore sight in people with visual impairment.
Optogenetics has fundamentally altered our understanding of the brain. Every day brings new discoveries, helping to solve one of humanity’s great mysteries: how our incredible brain works.
— The Nobel Prize (@NobelPrize) October 5, 2026
Η δράση των καναλοροδοψινών
Κομβικό ρόλο στην ανάπτυξη της οπτογενετικής είχαν οι καναλοροδοψίνες, γνωστές διεθνώς ως channelrhodopsins. Πρόκειται για πρωτεΐνες που βρίσκονται στη μεμβράνη ορισμένων μικροοργανισμών και λειτουργούν ως κανάλια ιόντων, τα οποία ανοίγουν όταν εκτεθούν στο φως.
Ιδιαίτερα σημαντική αποδείχθηκε η channelrhodopsin-2, ή ChR2, η οποία προέρχεται από το μονοκύτταρο πράσινο φύκι Chlamydomonas reinhardtii. Με την έκθεσή της σε μπλε φως, το κανάλι επιτρέπει τη διέλευση θετικά φορτισμένων ιόντων από την κυτταρική μεμβράνη. Η μεταβολή αυτή μπορεί να ενεργοποιήσει ηλεκτρικά έναν νευρώνα.
Άλλες φωτοευαίσθητες πρωτεΐνες χρησιμοποιούνται για την καταστολή της νευρωνικής δραστηριότητας. Έτσι, η επιλογή της κατάλληλης πρωτεΐνης επιτρέπει στο φως να λειτουργεί είτε ως μηχανισμός ενεργοποίησης είτε ως μέσο αναστολής συγκεκριμένων νευρικών κυττάρων.
Το βασικό πλεονέκτημα της τεχνικής είναι η χωρική και χρονική ακρίβειά της. Οι ερευνητές μπορούν να στοχεύουν συγκεκριμένους πληθυσμούς κυττάρων και να μεταβάλλουν τη δράση τους μέσα σε χιλιοστά του δευτερολέπτου, δηλαδή με ρυθμό αντίστοιχο της φυσιολογικής λειτουργίας των νευρώνων.
Από το Chlamydomonas στην οπτογενετική
Η αφετηρία της έρευνας δεν ήταν ο έλεγχος του ανθρώπινου εγκεφάλου, αλλά η μελέτη του τρόπου με τον οποίο ένα μικροσκοπικό φύκι αντιλαμβάνεται το φως. Στις αρχές της δεκαετίας του 1990, ο Πέτερ Χέγκεμαν ερευνούσε την απόκριση του Chlamydomonas, η οποία εκδηλώνεται σε περίπου μισό χιλιοστό του δευτερολέπτου.
Ο Χέγκεμαν διατύπωσε την υπόθεση ότι η ταχύτητα αυτή οφειλόταν σε μια πρωτεΐνη ικανή να ανιχνεύει το φως και παράλληλα να λειτουργεί ως κανάλι ιόντων. Ο Γκέοργκ Νάγκελ εξέτασε την υπόθεση, εισάγοντας γονίδια του φυκιού σε ωάρια βατράχου.
Οι εργασίες αυτές οδήγησαν στην αναγνώριση της channelrhodopsin-2 ως ενός φωτοελεγχόμενου καναλιού ιόντων. Το 2003, οι επιστήμονες έδειξαν ότι η πρωτεΐνη μπορούσε να εισαχθεί σε κύτταρα ανθρώπου και χάμστερ, προκαλώντας ηλεκτρικά σήματα όταν φωτιζόταν.
Το 2005, ο Καρλ Ντάισεροθ και οι συνεργάτες του στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ έκαναν το επόμενο καθοριστικό βήμα. Χρησιμοποίησαν το γονίδιο της channelrhodopsin-2 σε νευρώνες θηλαστικών και απέδειξαν ότι σύντομοι παλμοί φωτός μπορούσαν να προκαλέσουν ηλεκτρικές ώσεις με εξαιρετική χρονική ακρίβεια.
Έλεγχος νευρωνικών κυκλωμάτων με φως
Στη μελέτη που δημοσιεύθηκε στο Nature Neuroscience, η ομάδα περιέγραψε τον έλεγχο της νευρωνικής δραστηριότητας σε κλίμακα χιλιοστών του δευτερολέπτου. Η τεχνική εξελίχθηκε τα επόμενα χρόνια και υιοθετήθηκε από εργαστήρια νευροεπιστήμης διεθνώς.
Η οπτογενετική επέτρεψε στους ερευνητές να περάσουν από την απλή παρατήρηση της εγκεφαλικής δραστηριότητας σε στοχευμένες παρεμβάσεις. Αντί να καταγράφουν μόνο ποιες περιοχές ενεργοποιούνται κατά τη διάρκεια μιας λειτουργίας ή συμπεριφοράς, μπορούν να ενεργοποιούν ή να καταστέλλουν συγκεκριμένα κύτταρα και να μετρούν τις συνέπειες.
Σε ερευνητικά μοντέλα, η μέθοδος έχει αξιοποιηθεί για τη μελέτη νευρωνικών κυκλωμάτων που συνδέονται με την κίνηση, τη μνήμη, το κίνητρο, το άγχος, τον εθισμό, τον κιρκάδιο ρυθμό, την επιθετικότητα και τις κοινωνικές συμπεριφορές.
Η Επιτροπή Νόμπελ αναφέρει ότι η οπτογενετική χρησιμοποιείται σήμερα σε εργαστήρια σε όλο τον κόσμο για τη διερεύνηση της λειτουργίας του εγκεφάλου.
Κλινικές δοκιμές για την όραση και το ακουστικό νεύρο
Μολονότι η οπτογενετική αποτελεί κυρίως ερευνητικό εργαλείο, ορισμένες εφαρμογές της έχουν ήδη περάσει σε κλινικές δοκιμές. Ένας από τους βασικούς τομείς έρευνας αφορά στη μελαγχρωστική αμφιβληστροειδοπάθεια, ομάδα κληρονομικών παθήσεων που προκαλούν εκφύλιση των φωτοευαίσθητων κυττάρων του αμφιβληστροειδούς.
Το 2021, ερευνητές δημοσίευσαν στο Nature Medicine την πρώτη περίπτωση μερικής λειτουργικής αποκατάστασης της όρασης σε τυφλό ασθενή με οπτογενετική θεραπεία. Η προσέγγιση βασίστηκε σε γονιδιακή παρέμβαση που κατέστησε συγκεκριμένα κύτταρα του αμφιβληστροειδούς ευαίσθητα στο φως.
Η θεραπεία συνδυάστηκε με ειδικά γυαλιά, τα οποία μετέτρεπαν τις οπτικές πληροφορίες σε φωτεινά ερεθίσματα. Το 2026 δημοσιεύθηκαν επίσης αποτελέσματα πρώιμων κλινικών δοκιμών με διαφορετικές οπτογενετικές προσεγγίσεις για προχωρημένη μελαγχρωστική αμφιβληστροειδοπάθεια.
Τα ευρήματα αυτά παραμένουν σε ερευνητικό στάδιο, με τις μελέτες να εξετάζουν κατά προτεραιότητα την ασφάλεια και πιθανές ενδείξεις αποτελεσματικότητας. Παράλληλα, διερευνάται η χρήση της οπτογενετικής για ακριβέστερη διέγερση του ακουστικού νεύρου, με πιθανές μελλοντικές εφαρμογές σε κοχλιακά εμφυτεύματα.
ολες οι ειδησεις
- Φωτιά στην Κεφαλονιά μέσα στον Οκτώβριο – Την ώρα που η Κρήτη πνίγεται – 112 και εκκενώσεις τριών οικισμών – Μήπως πλέον δεν υπάρχει «αντιπυρική περίοδος», αλλά κλιματικός κίνδυνος όλο τον χρόνο;
- Ρωσία: Φόβοι για πανώλη μετά τον θάνατο της 27χρονης ερευνήτριας – Νοσηλεύονται 189 άνθρωποι
- Αιματηρή συμπλοκή στο Φρούριο Λάρισας: 21χρονος μαχαίρωσε 39χρονο υπεύθυνο καταστήματος
- Κλοπ: «Δεν θα ήθελα να παίξω κι άλλο ματς με την Ελλάδα»
Δείτε όλες τις τελευταίες Ειδήσεις από την Ελλάδα και τον Κόσμο, στο Newpost.gr