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.

– Какие у оптогенетики проблемы и ограничения? Используют ли её для лечения людей? И что эти открытия значат для обычного человека?

– Самая серьёзная проблема в этой технологии – это доставка света в глубокие слои мозга или к сердцу. Поэтому учёные всего мира ищут подходы к практической реализации этого метода в медицине.

Например, член-корреспондент РАН, доктор биологических наук Всеволод Белоусов развивает новое направление оптогенетики – термогенетику, то есть управление клетками с помощью тепла. Это технически проще реализовать в медицине без глубокого внедрения в мозг человека волоконных световодов, по которым обычно доставляется свет.

В Саратовском университете мы разрабатываем технологию оптического просветления кожи скальпа животных и человека для эффективной доставки света различных длин волн от ультрафиолетового до инфракрасного в глубокие слои мозга также без внедрения световодов. Наш проект РНФ «Разработка фундаментальных основ метода оптического просветления биологических тканей и его приложение к решению задач диагностики и терапии патологических процессов», который получил продолжение в этом году, в том числе призван решать и эту проблему по доставке оптического излучения в различные отделы мозга.

В принципе, можно имплантировать источники света, например, под кожу скальпа или в кость черепа. Но и тогда возникает проблема питания этого источника света через кожу и кость черепа, и это можно сделать оптически, используя принцип солнечных батарей, а оптическое просветление кожи уже поможет питать этот источник света с наименьшими потерями света за счёт рассеяния.

– Как вы оцениваете значение нобелевки за открытия, которые привели к созданию оптогенетики, для Саратова и научной школы по оптике и биофотонике?

– Вручение Нобелевской премии по физиологии и медицине за открытия в оптогенетике, на мой взгляд, будет сильно стимулировать исследования российских учёных, включая саратовскую школу по биофотонике, именно в направлении реализации новых подходов в оптогенетике, имеющих больше шансов прийти в клиническую практику.

В России в прошлом году прошла уже 4-я научная конференция по оптогенетике [«Оптогенетика+ 2025». – Прим.ред.]. Тематика недавно завершившейся конференции SFM-26 также включает вопросы, связанные с оптогенетикой.