Νόμπελ Ιατρικής: Πώς η οπτογενετική ρίχνει φως στα μυστικά του εγκεφάλου και ανοίγει τον δρόμο για τη θεραπεία της τύφλωσης

Μία από τις πιο επαναστατικές κατακτήσεις στη σύγχρονη νευροεπιστήμη τιμήθηκε με το κορυφαίο επιστημονικό βραβείο παγκοσμίως. Το φετινό βραβείο Νόμπελ Φυσιολογίας και Ιατρικής απονεμήθηκε στον Αμερικανό επιστήμονα Καρλ Ντάισεροτ, καθηγητή στο Πανεπιστήμιο Stanford, και στους Γερμανούς ερευνητές Πέτερ Χέγκεμαν και Γκέοργκ Νάγκελ. Η επιτροπή των βραβείων αναγνώρισε τη συνεισφορά τους στην ανάπτυξη της οπτογενετικής, μιας τεχνολογίας που επιτρέπει την ενεργοποίηση ή απενεργοποίηση συγκεκριμένων νευρικών κυττάρων σε έναν ζωντανό εγκέφαλο με τη χρήση φωτός.

Η γέννηση της οπτογενετικής και το «τέχνασμα» της φύσης

Η αφετηρία της ανακάλυψης βρίσκεται στη βασική έρευνα των Χέγκεμαν και Νάγκελ, οι οποίοι μελέτησαν πώς μια μονοκύτταρη πράσινη άλγη των λιμνών κινείται προς το φως. Οι δύο ερευνητές εντόπισαν μια εξειδικευμένη πρωτεΐνη που, όταν εκτεθεί σε μπλε φως, ανοίγει μια κυτταρική δίοδο και παράγει ηλεκτρικό ερέθισμα. Εισάγοντας αυτή την πρωτεΐνη σε άλλα κύτταρα, απέδειξαν ότι μπορούσαν να τα καταστήσουν φωτοευαίσθητα.

Εκμεταλλευόμενος αυτό το φυσικό μηχανισμό, ο Καρλ Ντάισεροτ –ο οποίος ξεκίνησε την καριέρα του ως ψυχίατρος τη δεκαετία του 1990– εισήγαγε το αντίστοιχο γονίδιο σε συγκεκριμένους νευρώνες πειραματόζωων. Καθώς τα εγκεφαλικά κύτταρα επικοινωνούν μέσω ηλεκτρικών σημάτων αλλά συνήθως δεν αντιδρούν στο φως, η μέθοδος αυτή επέτρεψε τον απόλυτο έλεγχό τους. Με τη χρήση οπτικών ινών και πλέον μη επεμβατικών τεχνικών, οι ερευνητές απέκτησαν τη δυνατότητα να ενεργοποιούν ή να αδρανοποιούν κυκλώματα του εγκεφάλου σε πραγματικό χρόνο.

Από τη χαρτογράφηση της συμπεριφοράς στις κλινικές θεραπείες

Η οπτογενετική μεταμόρφωσε ριζικά τα ερευνητικά εργαστήρια παγκοσμίως, προσφέροντας πρωτοφανή ακρίβεια σε χιλιοστά του δευτερολέπτου. Μέσω αυτής, οι επιστήμονες κατάφεραν να εντοπίσουν τις νευρικές οδούς που ρυθμίζουν βασικές λειτουργίες επιβίωσης, όπως την πείνα και τη δίψα, αλλά και πιο σύνθετες συμπεριφορές, όπως τον φόβο, το άγχος, την επιθετικότητα, τη μνήμη και τη γονική μέριμνα.

Πέρα από την κατανόηση της φυσιολογίας, η μέθοδος ανοίγει ελπιδοφόρους δρόμους για τη θεραπευτική αντιμετώπιση σοβαρών ασθενειών. Ήδη διεξάγονται κλινικές δοκιμές για μορφές κληρονομικής τύφλωσης, όπως η μελαγχρωστική αμφιβληστροειδοπάθεια, όπου φωτοευαίσθητες πρωτεΐνες εισάγονται στα κύτταρα του αμφιβληστροειδούς και συνδυάζονται με ειδικά γυαλιά φωτός. Παράλληλα, τα ευρήματα της οπτογενετικής αξιοποιούνται για τη διερεύνηση νέων θεραπευτικών προσεγγίσεων για νευροαναπτυξιακές και ψυχιατρικές διαταραχές, όπως ο αυτισμός και η σχιζοφρένεια.