Bir odadaki lambayı duvardaki düğmeyle yakıp söndürdüğünüzü düşünün. Şimdi aynı şeyi, milyarlarca hücre arasından seçtiğiniz tek bir sinir hücresi için yaptığınızı hayal edin. 2026 Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü, tam olarak bunu mümkün kılan yöntemi geliştiren üç bilim insanına verildi.

Nobel Kurulu, 5 Ekim'de ödülü Stanford Üniversitesi'nden Karl Deisseroth, Berlin Humboldt Üniversitesi'nden Peter Hegemann ve Würzburg Üniversitesi'nden Georg Nagel'e verdiğini duyurdu. Ödülün gerekçesi “ışıkla açılıp kapanan iyon kanalları ve optogenetik üzerine keşifler” olarak açıklandı. Üç bilim insanı 12 milyon İsveç kronluk (yaklaşık 1,2 milyon dolar) ödülü eşit olarak paylaşacak.

Her şey ışığa yönelen bir algle başladı

Ars Technica'nın vurguladığı gibi optogenetiğin kökleri beklenmedik bir yere, ışığa doğru yüzen tek hücreli bir yeşil alge uzanıyor. Chlamydomonas adlı bu canlı, ışığı algılamak için özel proteinler kullanıyor.

Hegemann ve Nagel'in çalışmaları, bu algde kanalrodopsin adı verilen proteinlerin bulunmasını sağladı. Bu proteinleri özel kılan şey, iki işi aynı anda yapmaları: Hem ışığı algılayan bir alıcı hem de hücre zarında açılıp kapanan bir kapı (iyon kanalı) gibi çalışıyorlar. Işık vurduğunda kapı açılıyor ve elektrik yüklü parçacıklar hücreye akıyor. Önce kanalrodopsin-1 tanımlandı, bir yıl sonra ise mavi ışıkla çok daha iyi çalışan kanalrodopsin-2 keşfedildi.

Algden fare beynine

Asıl sıçrama 2005'te geldi. Deisseroth'un ekibi, kanalrodopsin-2 genini sıçan sinir hücrelerine yerleştirdi ve hücreleri mavi ışıkla aydınlatarak sinir sinyali üretmeyi başardı. Nature Neuroscience dergisinde yayımlanan bu çalışmanın ilk yazarları arasında, sonradan kendi alanlarında tanınacak olan Ed Boyden ve CRISPR çalışmalarıyla bilinen Feng Zhang da vardı. Ekip 2007'de yöntemi canlı farelerin beyninde de uyguladı.

Yöntemin gücü hassasiyetinden geliyor:

  • Sadece belirli bir türdeki sinir hücreleri hedeflenebiliyor
  • Hücreler milisaniye düzeyinde açılıp kapatılabiliyor
  • Bu sayede belirli bir davranışın hangi hücre grubuna bağlı olduğu doğrudan test edilebiliyor

Nobel Kurulu Başkanı Per Svenningsson, “Optogenetik, beyni bir zamanlar ancak hayal edebileceğimiz bir şekilde haritalama imkânı sunuyor” değerlendirmesini yaptı.

Laboratuvardan kliniğe uzanan yol

Optogenetik bugün dünyanın dört bir yanındaki sinirbilim laboratuvarlarında temel bir araç. Araştırmacılar bu yöntemle öğrenme, korku, bağımlılık ve hareket gibi davranışların arkasındaki sinir devrelerini inceliyor; uykudan uyanıklığa geçişi yöneten hücreleri ve belirli anıları taşıyan hücre gruplarını belirleyebiliyor.

Klinik uygulamalar ise daha erken aşamada. Görme kaybına yol açan retinitis pigmentosa hastalığının fare modellerinde, kanalrodopsin geninin retinaya taşınmasıyla ışığa duyarlılığın yeniden kazandırıldığı gösterildi. Daha hassas koklear implantlar da beklenen olası uygulamalar arasında sayılıyor. Ancak bu yaklaşımların insanlarda yaygın bir tedaviye dönüşmesi için hâlâ uzun bir yol olduğunu belirtmek gerekiyor.

Ödül, temel biyoloji merakının nereye varabileceğini gösteren güzel bir örnek: Bir algin ışığa nasıl yöneldiğini anlamaya çalışan araştırmalar, yirmi yıl içinde beyni anlamanın en güçlü araçlarından birine dönüştü. Ödüller 10 Aralık'ta Stockholm'de düzenlenecek törenle sahiplerini bulacak.