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科學 · 新聞解讀

諾貝爾醫學獎表彰三位光遺傳學先驅

卡爾·戴瑟羅斯(Karl Deisseroth)、彼得·赫格曼(Peter Hegemann)與格奧爾格·納格爾(Georg Nagel)共同獲得 2026 年獎項。他們的研究協助將光敏感蛋白轉化為研究神經細胞的工具。

原創示意圖,呈現一個活化範例:選定細胞表現通道視紫紅質-2;藍光打開該通道,帶電粒子穿過細胞膜,產生電活動。抑制活動則使用不同的工具。
原創新聞示意圖:這個 ChR2 範例呈現讓細胞表現光敏感蛋白後,如何活化這些細胞。抑制活動另需其他工具;一個藍光 ChR2 開關並不能主動執行這兩種功能。 Watch at Ease

2026 年諾貝爾生理學或醫學獎於 10 月 5 日星期一共同頒給卡爾·戴瑟羅斯、彼得·赫格曼與格奧爾格·納格爾。諾貝爾大會表彰了他們在光控離子通道和光遺傳學方面的發現;光遺傳學是一種以光控制選定神經細胞的方法。

由藻類蛋白構成的開關

赫格曼最初想釐清的是,單細胞藻類衣藻(Chlamydomonas)如何做到如此迅速地回應光照。他與納格爾合作,鑑定出兼具感光與離子通道功能的蛋白。離子通道是讓帶電粒子穿過細胞膜的通路。

本文涉及的關鍵蛋白是通道視紫紅質-2(channelrhodopsin-2),簡稱 ChR2。研究人員可以透過導入編碼這種蛋白的遺傳指令,使選定細胞製造它。接著,以光照射這些細胞便可觸發電活動。因此,細胞的光敏感性取決於選定細胞是否表現這種蛋白。

為何實驗環境很重要

諾貝爾獎官方背景資料區分了三種實驗環境。2003 年,赫格曼與納格爾報告了在培養的人類腎細胞和倉鼠腎細胞中得到的結果。2005 年,戴瑟羅斯團隊利用藍光,使在實驗室培養皿中培養的大鼠神經細胞產生訊號。

官方記述中的下一個里程碑出現在 2007 年:該團隊活化了活體小鼠中選定的神經細胞,並控制了鬍鬚運動。這些是不同的實驗,涉及的生物學環境也不同。星期一的公告表彰的是這些早期發現。

不只觀察細胞,也檢驗它們的作用

能夠進行干預,是這項方法用於研究的核心優勢。觀察到神經細胞活躍與某種行為同時出現,可以揭示兩者的關聯。改變選定細胞群的活動,則讓研究人員能夠檢驗這些細胞對該行為有何貢獻。諾貝爾獎資料介紹的應用範圍涵蓋運動、清醒狀態與記憶。

光遺傳學也包含抑制活動的工具,但不能把 ChR2 描繪成一個既能主動活化、又能主動抑制神經活動的藍光開關。官方資料介紹了對不同波長產生反應的其他蛋白。本文配圖呈現的活化範例,只涉及這套更廣泛工具中的一部分。

共同獎項表彰長期研究歷程

戴瑟羅斯目前任職於史丹佛大學及霍華德·休斯醫學研究所(HHMI);赫格曼任職於柏林洪堡大學;納格爾任職於維爾茨堡大學。這些是他們目前的所屬機構,與部分早期研究進行時所在的機構有所不同。

據路透社與美聯社報導,這三位得主共享的獎金總額為 1,200 萬瑞典克朗。這是該獎項的合計金額。10 月 5 日的決定表彰了一種研究方法及其背後的發現,並未宣布任何新獲核准的治療方法。

四個不同里程碑:2003 年培養的人類腎細胞和倉鼠腎細胞;2005 年培養的大鼠神經細胞;2007 年活體小鼠中選定的神經細胞;以及 2026 年三人共同獲得諾貝爾獎。
原創新聞示意圖:這些選取的研究里程碑採用了不同的實驗環境。2026 年 10 月 5 日的公告表彰的是先前的發現。圖中間距不代表實際經過的時間。 Watch at Ease