Нобелова награда за 2026 г.: Как ученият от JNU Suneel Kateriya помогна да се положат основите на оптогенетиката

Мънико сладководно водорасло и докторантурата на индийски академик в Германия са част от научното пътешестване зад Нобеловата премия за физиология или медицина за 2026 година

През 2001 година Suneel Kateriya работи при професор Питър Лабораторията на Хегеман в Регенсбург, Германия, когато той търси гените на Chlamydomonas, едноклетъчно водорасло, което може да открива и да се движи към светлината.

Kateriya разпознава два светлочувствителни протеина. По-късно гените са наречени каналродопсин-1 и каналродопсин-2.

Бързи отговори на основни въпроси

Оптогенетиката е техника което разрешава на откривателите да управляват характерни кафези благодарение на светлина. Той работи посредством въвеждане на светлочувствителни протеини в невроните, което разрешава потреблението на светлина за прецизна смяна на електрическата интензивност на тези неврони.

Изследването на Suneel Kateriya разпознава светлочувствителни протеини във водораслото Chlamydomonas, което постави основите за оптогенетика, позволяваща акуратен надзор на интензивността на невроните и разкриване на нови пътища за невронаучни проучвания.

Напредъкът в оптогенетиката разреши на учените да учат невронните вериги по-прецизно, свързвайки характерни неврони с държанието, като научени реакции на боязън при животни, което усъвършенства разбирането ни за мозъка функционалност.

Оптогенетиката е изправена пред провокации като дейно снабдяване на гени, дълготрайна сигурност, точно ориентиране към клетките и нужния интензитет на светлината за практическо приложение в клинични условия.

Да, откривателите би трябвало да обмислят оптогенетиката, като се има поради нейният капацитет за целеустремен надзор на кафези при разнообразни неврологични положения, макар че тя остава главно проучвателен инструмент на този стадий.

Повече от две десетилетия по-късно Катерия е професор в университета Джавахарлал Неру (JNU), до момента в който работата му е част от научната основа зад оптогенетиката – техника, която разрешава на откривателите да управляват определени кафези, в това число неврони, употребявайки светлина.

Нобеловата асамблея присъди премията за медицина за 2026 година на Карл Дейсерот, Питър Хегеман и Георг Нагел за откриването на светлинни йонни канали и оптогенетика.

Катерия разказа приноса си като част от по-широки взаимни старания.

„ Необходими са фундаментална просвета и университетски достижения за по-големи нововъведения “, сподели той пред India Today Digital.

Започна с водорасло

Първоначалното проучване не беше ориентирано към схващане на човешкия мозък.

„ Имахме фундаментален въпрос: по какъв начин това водорасло усеща светлината и къде са гените? “ сподели Катерия. „ Никога не сме мислили, че ще се употребява за управление на човешкия мозък. “

Изследователите откриха генни последователности, кодиращи протеини родопсин и допуснаха, че те могат да действат като задвижвани от светлина йонни канали.

Последвалите опити демонстрираха, че тези протеини работят като дребни молекулярни порти: светлината ги кара да се отварят, променяйки електрическата интензивност на клетката. Първите открития, включващи каналродопсин-1, се появиха в Science през 2002 година, последвани от проучване на каналродопсин-2 в PNAS през 2003 година

Как работи „ превключвателят за светлина “?

Невроните споделят посредством електрически сигнали, включващи придвижването на заредени частици или йони.

Каналродопсинът комбинира светлинен датчик с йонен канал. Когато неговият ген се вкара в неврон, светлината може дейно да се употребява за включване на този неврон или за повлияване на неговата активност.

Професор Нишит Гупта от кампуса на BITS Pilani в Хайдерабад изясни за какво това е значимо.

„ Можехме да подтикваме мозъка доста преди оптогенетиката “, сподели той. „ Това, което ни липсваше, беше способността да избираме съответна популация от неврони и да направляваме нейната интензивност в милисекундната времева канара, в която мозъкът комуникира. “

Д-р Сантош Сетурамануджам от IIT Madras сподели, че по-старите подходи могат да повлияят на голям брой видове кафези в мозъчна област, до момента в който оптогенетиката разрешава по-целенасочен надзор.

„ Чрез просто осветление на мозъчната тъкан учените могат да включват или изключват целевите кафези с тъкмо установяване, милисекунда акуратност, " сподели той.

От инструмент за проучване до евентуално лекуване

Оптогенетиката от този момент се употребява за проучване на невронни вериги и памет, в това число опити с мишки, които свързват характерни неврони с научени страхови реакции.

Технологията навлезе и в ранните стадии на човешки проучвания. В изследване от 2021 година пациент с пигментен ретинит получи ген, носещ каналродопсин, наименуван ChrimsonR. След това специфични очила проектират светлина върху ретината.

С очилата пациентът може да възприема, локализира, брои и допира обекти благодарение на третираното око. Без тях пациентът не можеше да ги открие.

Това беше отчасти възобновяване при един пациент, а не възобновяване на естественото зрение.

„ Слепотата е най-отдалечена, тъй като ретината е налична както за предаване на гени, по този начин и за светлина “, сподели Гупта.

Какво следва?

Въпреки обещанието, оптогенетиката остава значително изследователска технология. Учените към момента са изправени пред провокации, включващи доставка на гени, дълготрайна сигурност, клетъчно-специфично ориентиране и нужната активност на светлината.

„ Ако би трябвало да назова най-голямата преграда, това би било постигането на безвреден, дълготраен надзор на тъкмо верните кафези в човешкия мозък “, сподели Гупта.

Индийските лаборатории също употребяват оптогенетика за проучване на зрението, глиобластома и генетичните заболявания.

За Kateriya пътуването мина цялостен кръг: от идентифициране на светлочувствителни гени в микроскопично водорасло като докторант до потребление на свързани принадлежности в JNU за проучване на заболявания.

„ Питър ме учеше часове и часове като докторант “, сподели той. „ Това е доста значимо. “