Tänavuse Nobeli auhinna meditsiini või füsioloogia vallas pälvisid kolm teadlast USAst ja Saksamaalt: Karl Deisseroth, Peter Hegemann ja Georg Nagel avastuste eest valgusele reageerivate ioonkanalite vallas, mis panid aluse optogeneetikale.
Nende teadustöö sisu avab Eesti Teaduste Akadeemia president ja Helsingi Ülikooli professor Mart Saarma:
Mis on optogeneetika ja kuidas see sündis?
Optogeneetika on meetod, mis võimaldab valguse abil juhtida närvirakkude aktiivsust ning uurida, kuidas need kujundavad elavas ajus mälestusi, tundeid ja käitumist. Varasemad aju pildistamise meetodid võimaldasid näha, millised ajupiirkonnad on seotud eri talitlustega, kuid mitte tõestada põhjuslikke seoseid. Uus meetod tõi siin kardinaalse muutuse ning avas võimaluse kaardistada aju talitlust viisil, millest varem sai vaid unistada.
Läbimurre sai alguse küsimusest, kuidas suudab üherakuline vetikas Chlamydomonas ujuda valgusallika poole. Peter Hegemann ja Georg Nagel avastasid 2000. aastate alguses kanalrodopsiini – vetikavalgu, mis toimib raku pinnal valgusele reageeriva ioonkanalina. Sinise valguse toimel kanal avaneb, ioonid liiguvad rakku ja tekitavad elektrilise impulsi. Teadlased näitasid, et kanalrodopsiini viimisel teistesse rakkudesse muutuvad ka need valgustundlikuks.
Karl Deisseroth viis kanalrodopsiini geeni närvirakkudesse ja muutis selle valgu närvirakkude valgusega juhitavaks lülitiks. Sinise valguse abil suutis ta esile kutsuda närvisignaali ning hiljem näidata, et närvirakke saab valguse toimel aktiveerida ka elava katselooma ajus. Valguse abil saab kindlaid närvirakke sisse või välja lülitada millisekundilise täpsusega.
Selle lähenemise suur eelis varasemate meetodite ees ongi täpsus. Kui elektriline stimulatsioon või ravimid mõjutavad korraga paljusid rakutüüpe, võimaldab optogeneetika mõjutada kindlaid rakke ja kaardistada närviahelaid. Nii saab uurida, millised ajupiirkonnad on omavahel ühendatud ning kuidas eri närvirakkude talitlus mõjutab käitumist.
Eriti oluliselt on see edendanud alusuuringuid ning aidanud mõista Parkinsoni tõve, epilepsia, depressiooni ja sõltuvusega seotud närviahelaid. Kliinilises meditsiinis on optogeneetika kasutamine alles algusjärgus, kuid näiteks püütakse selle abil taastada nägemispuudega inimeste nägemist. Meie arusaama ajust on see meetod põhjalikult muutnud, kuid suured kliinilised läbimurded on veel ees.
Mart Saarma on nii Karl Deisserothi kui ka Georg Nageliga isiklikult kohtunud. Deisseroth on külastanud ka tema uurimisrühma laborit Helsingis ja esinenud seal kahel korral ettekandega.
Rohkem infot Nobeli auhindade veebilehel. Vaata järgi ka füüsikaauhinna kuulutamist.
Karl Deissroth on bioinseneeria, psühhiaatria ja käitumisteaduste professor Stanfordi ülikoolis ning Howard Hughesi Meditsiiniinstituudi teadur.
Peter Hegemann on neuroteaduse vanemprofessor Berliini Humboldti Ülikoolis.
Georg Nagel on molekulaarse taimefüsioloogia professor Würzburgi Ülikoolis.
Alates 1901. aastast on Nobeli meditsiiniauhinda seni välja antud 116 korral 232 inimesele. Kõige noorem auhinnasaaja oli 31-aastaselt Frederick Banting ja vanim 87-aastaselt Peyton Rous.