Nobelovu cenu za medicínu získala trojice vědců za průlomový objev fungování lidského mozku

Letošní udělení prestižní ceny představuje v historii této vědecké kategorie již stý sedmnáctý ročník. Počátky oceněného výzkumu sahají k experimentům Petera Hegemanna, který zkoumal reakce jednobuněčné zelené řasy Chlamydomonas na světelné podněty. Německý vědec tehdy zjistil, že světločivná skvrna této řasy obsahuje specializovaný protein schopný okamžitě přeměnit světlo na elektrický signál. Tento mechanismus umožňuje řasám aktivní pohyb směrem k dostupnému světelnému zdroji.

Na Hegemannovy poznatky nadvázala jeho úzká spolupráce s Georgem Nagelem, během níž vědci identifikovali proteiny pojmenované jako kanálové rhodopsiny. Při pokusech na žabích vajíčkách ukázali, že tyto proteiny vystavené modrému světlu umožňují tok nabitých částic do buňky a vyvolávají elektrický impuls. Následné experimenty potvrdily, že vložením genetické informace pro tento protein do ledvinových buněk lidí či myší lze i tyto buňky učinit citlivými na světlo. Tímto krokem vědci dokázali, že princip fungující u jednoduchých organismů je přenositelný na savčí tkáně.

Americký vědec Karl Deisseroth posunul celou metodu ještě dále a aplikoval ji přímo na nervové buňky hlodavců. Vložením genu pro kanálový rhodopsin do neuronů dokázal pomocí světla vyvolat v mozku potkanů a myší přesně cílené elektrické signály. Prostřednictvím tenkých optických vláken zavedených do motorické kůry myší byli vědci schopni světelnými pulzy spouštět konkrétní pohyby, například hýbání hmatovými vousy. Další výzkumy ukázaly, že optogenetiku lze využít také k mapování nervových sítí zodpovědných za formování konkrétních vzpomínek včetně strachu.

Základní výzkum oceněných laureátů se již dnes prosazuje v praktické medicíně v rámci vznikajícího oboru optogenetické terapie. Metoda byla úspěšně použita při částečném navrácení zraku pacientovi, který oslepl v důsledku genetického onemocnění retinitis pigmentosa. Lékaři vpravili genetickou instrukci pro tvorbu kanálového rhodopsinu pomocí neškodného viru do sítnicových buněk pacienta. Speciální brýle následně snímaly okolní prostředí a přenášely světelné pulzy na sítnici, což muži umožnilo opět částečně vnímat vizuální podněty.

Podle Anny Wedellové z Nobelova výboru přinesla práce laureátů revoluci v chápání nejsložitějšího lidského orgánu. Vědci dříve disponovali pouze anatomickými mapami a korelacemi, zatímco nová metoda poskytuje nástroj pro zkoumání přímých příčinných vztahů mezi buňkami. Přesná identifikace funkcí jednotlivých neuronů umožňuje detailně sledovat vznik chování, emocí nebo paměťových stop. Poznání fungování zdravého zvířecího mozku navíc otevírá nové možnosti při výzkumu závažných lidských onemocnění, jako jsou demence, epilepsie nebo závislosti.