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诺贝尔医学奖表彰三位光遗传学先驱

卡尔·戴瑟罗斯(Karl Deisseroth)、彼得·赫格曼(Peter Hegemann)与格奥尔格·纳格尔(Georg Nagel)共同获得 2026 年奖项。他们的研究帮助将光敏蛋白转化为研究神经细胞的工具。

原创示意图,展示一个激活示例:选定细胞表达通道视紫红质-2;蓝光打开该通道,带电粒子穿过细胞膜,产生电活动。抑制活动则使用不同的工具。
原创新闻示意图:这个 ChR2 示例展示了让细胞表达光敏蛋白后,如何激活这些细胞。抑制活动另需其他工具;一个蓝光 ChR2 开关并不能主动执行这两种功能。 Watch at Ease

2026 年诺贝尔生理学或医学奖于 10 月 5 日星期一联合授予卡尔·戴瑟罗斯、彼得·赫格曼与格奥尔格·纳格尔。诺贝尔大会表彰了他们在光控离子通道和光遗传学方面的发现;光遗传学是一种用光控制选定神经细胞的方法。

由藻类蛋白构成的开关

赫格曼最初想弄清楚的是,单细胞藻类衣藻(Chlamydomonas)如何做到如此迅速地响应光照。他与纳格尔合作,鉴定出兼具感光与离子通道功能的蛋白。离子通道是让带电粒子穿过细胞膜的通路。

本文涉及的关键蛋白是通道视紫红质-2(channelrhodopsin-2),简称 ChR2。研究人员可以通过导入编码这种蛋白的遗传指令,使选定细胞产生它。随后,照射这些细胞可以触发电活动。因此,细胞对光的敏感性取决于选定细胞是否表达这种蛋白。

为什么实验环境很重要

诺贝尔奖官方背景资料区分了三种实验环境。2003 年,赫格曼与纳格尔报告了在培养的人类肾细胞和仓鼠肾细胞中获得的结果。2005 年,戴瑟罗斯团队使用蓝光,使实验室培养皿中培养的大鼠神经细胞产生信号。

官方记述中的下一个里程碑出现在 2007 年:该团队激活了活体小鼠中选定的神经细胞,并控制了胡须运动。这些是不同的实验,所涉及的生物学环境也不同。星期一的公告表彰的是这些早期发现。

不只观察细胞,也检验它们的作用

能够进行干预,是这项方法用于研究的核心优势。观察到神经细胞活跃与某种行为同时出现,可以揭示二者的关联。改变选定细胞群的活动,则让研究人员能够检验这些细胞对该行为有何贡献。诺贝尔奖资料介绍的应用范围涵盖运动、清醒状态及记忆。

光遗传学也包括抑制活动的工具,但不能将 ChR2 描绘为一个既能主动激活、又能主动抑制神经活动的蓝光开关。官方资料介绍了对不同波长作出反应的其他蛋白。本文配图呈现的激活示例,只涉及这套更广泛工具中的一部分。

联合奖项表彰长期研究历程

戴瑟罗斯目前任职于斯坦福大学及霍华德·休斯医学研究所(HHMI);赫格曼任职于柏林洪堡大学;纳格尔任职于维尔茨堡大学。这些是他们目前的所属机构,与部分早期研究开展时所在的机构有所不同。

据路透社和美联社报道,这三位获奖者共享的奖金总额为 1,200 万瑞典克朗。这是该奖项的合计金额。10 月 5 日的决定表彰了一种研究方法及其背后的发现,并未宣布任何新获批准的治疗方法。

四个不同里程碑:2003 年培养的人类肾细胞和仓鼠肾细胞;2005 年培养的大鼠神经细胞;2007 年活体小鼠中选定的神经细胞;以及 2026 年三人共同获得诺贝尔奖。
原创新闻示意图:这些选取的研究里程碑采用了不同的实验环境。2026 年 10 月 5 日的公告表彰的是此前的发现。图中间距不代表实际经过的时间。 Watch at Ease