5 октября объявлены лауреаты Нобелевской премии по физиологии и медицине. В 2026 году премия присуждена Карлу Дайссероту, Петеру Хегеманну и Георгу Нагелю за открытие светоуправляемых ионных каналов и создание оптогенетики – технологии, позволяющей с точностью до миллисекунд включать и выключать отдельные нейроны с помощью света. Этот метод даёт нейробиологам инструмент для изучения памяти, поведения и механизмов тяжёлых заболеваний мозга, а в перспективе открывает путь к восстановлению зрения, лечению болезни Паркинсона, Альцгеймера и сердечных заболеваний. О значении премии для науки и о том, как оптогенетика развивается в России, рассказывает заведующий кафедрой оптики и биофотоники, руководитель Научного медицинского центра СГУ, член-корреспондент РАН, обладатель национальной премии «Вызов» Валерий Викторович Тучин.
– Что для вас как учёного значит вручение Нобелевской премии по физиологии и медицине «за открытия, касающиеся светоуправляемых ионных каналов и оптогенетики»?
– Для меня, специалиста по оптике и биофотонике, главной является именно та часть этого открытия, которая относится к оптогенетике как новой технологии в биофотонике.
– Объясните простыми словами: что такое каналородопсины, как они работают и почему с их помощью можно управлять нейронами светом? В чём главный прорыв?
– Оптогенетика – это одна из самых красивых биомедицинских технологий, реализуемых с помощью света, когда специальные белки-опсины принимают фотоны и в ответ вырабатывают электрические сигналы, которые могут управлять функциями мозга или сердца. Из школьной программы нам всем хорошо известен родопсин из семейства опсинов, который содержится в рецепторных клетках — палочках сетчатки — и является основным светочувствительным пигментом сетчатки глаза человека и животных. Он, передавая возбуждаемые светом электрические импульсы в мозг, отвечает за сумеречное и ночное зрение. В данном случае глаз является проводником света, а сетчатка вырабатывает электрические сигналы, поступающие в мозг. Но можно искусственно сформировать такие каналы преобразования света в электрические сигналы, генетически внедряя светочувствительный белок (опсин) в нужные нам клетки головного мозга или сердечной мышцы, создавая оптически управляемые ионные каналы.
– Как оптогенетику применяют в реальных экспериментах? Какие опыты лучше всего демонстрируют её возможности?
– Используя метод генетической инженерии, можно адресно внедрить опсины в клетки мозга или сердечной мышцы и корректировать физиологическое состояние конкретных отделов мозга или сердца. Это можно делать с помощью безопасных модифицированных вирусов, когда ген, кодирующий опсин, доставляется в нужные клетки-мишени, а именно нейроны или кардиомиоциты. Клетка способна сама синтезировать соответствующий опсин и встраивать его в свою внешнюю мембрану. Опсины работают как светочувствительные к определённым длинам волн оптического излучения ионные каналы или насосы. Например, синий свет открывает каналы с помощью каналородопсина, при этом ионы натрия заходят в клетку, вызывая генерацию импульса.
Практическая польза очевидна: это, например, восстановления зрения при слепоте, можно лечить болезни Паркинсона и Альцгеймера, а также сердечные заболевания.