Az agy komplex hálózatainak és az egyes neuronok szerepének pontos feltérképezése évtizedeken át az idegtudomány egyik legnagyobb kihívása volt. A Karolinska Intézet Nobel-gyűlése idén három olyan tudóst tüntetett ki, akik a fény és a genetika ötvözésével megalkották a modern neurobiológia egyik legfontosabb módszertani áttörését.

A felfedezés története a fényt kereső zöldalgák tanulmányozásával kezdődött. Peter Hegemann és Georg Nagel a fényérzékeny mikroszkopikus szervezetek vizsgálata során azonosították a csatornarodopszin nevű fehérjét, amely fénysugárzás hatására képes ionokat átengedni a sejthártyán. A kutatópár kimutatta, hogy ez a különleges fehérje más sejttípusokba juttatva is megőrzi fényérzékenységét, így közvetlen elektromos válaszreakciót vált ki.

A felfedezésben rejlő neurobiológiai lehetőségeket Karl Deisseroth ismerte fel és ültette át a gyakorlatba. Deisseroth sikeresen beépítette a csatornarodopszin génjét emlősök idegsejtszövetébe, majd kék fény segítségével célzottan váltott ki idegi jeleket. Ezt követően a módszert élő egerek agyában is működőképessé tette, megteremtve ezzel az optogenetika tudományágát.

A fénykapuzott ioncsatornák alkalmazása napjainkra a világ laboratóriumainak elengedhetetlen eszközévé vált. Az optogenetikai eljárással a kutatók ma már képesek tetszőlegesen be- és kikapcsolni specifikus agyi sejpcsoportokat, ami felbecsülhetetlen segítséget nyújt a memória kialakulásának, a viselkedésmintáknak, valamint a különböző neurológiai és pszichiátriai kórképeknek a megértésében.

Borítókép: © The Nobel Committee for Physiology or Medicine. Ill. Mattias Karlén (Forrás: nobelprize.org)