Beyni ışıkla uzaktan kontrol eden yöntem Nobel Ödülü'nü alıyor

Karl Deisseroth, Peter Hegemann ve Georg Nagel, ışıkla kontrol edilen iyon kanalları ve sinirbilimde “yeni bir çağın” temelini atan bir yöntem olan optogenetik üzerine yaptıkları çalışmalarla 2026 Nobel Tıp Ödülü’nü kazandı, diye duyurdu Nobel Meclisi pazartesi günü Karolinska Enstitüsü’nde yaptığı açıklamada (kaynak İngilizce).

REKLAM

REKLAM

Peki optogenetik tam olarak nedir ve Nobel sahipleri bu tekniği nasıl geliştirdi?

Optogenetik, seçilmiş hücreleri ışığı uzaktan kumanda gibi kullanarak kontrol etmeye yarayan bir yöntemdir. Bilim insanlarının, yaşayan bir beynin içindeki hücreleri açıp kapatmasına ve belirli hücrelerin ile sinir devrelerinin davranışı nasıl etkilediğini incelemesine imkan tanır.

Bu yeni yönteme 2006 yılında optogenetik adı verildi; ancak tekniğin arkasındaki hikâye bundan on yılı aşkın bir süre önce, Peter Hegemann’ın tek hücreli Chlamydomonas algini, yani ışığa doğru yüzmesiyle tanınan organizmayı incelerken başladı.

Hegemann, alglerin ışığa doğru hareket etmesine neyin yol açtığını anlamak istiyordu. Hücrenin yüzeyinde ışığı algılayan, küçük turuncu bir nokta olan göz lekesini inceledi. Bir dizi deney sonucunda Hegemann ve meslektaşları, alglerin ışığı algılamasını ve ona tepki vermesini sağlayan, kanalrodopsin adı verilen ışığa duyarlı proteinleri tanımladı.

Frankfurt’taki Max Planck Biyofizik Enstitüsü’nden Georg Nagel ile birlikte, alg genlerini kurbağa yumurta hücrelerine ve insan böbrek hücrelerine aktardılar ve kanalrodopsinin gerçekten de ışıkla kontrol edilen bir iyon kanalı olduğunu kanıtladılar.

Mavi ışığa maruz bırakıldığında kanal yalnızca 0,2 milisaniye içinde açılıyor, böylece hücreye artı yüklü iyonların dolmasına ve küçük bir elektriksel uyarı oluşmasına izin veriyordu.

Yıllar sonra üçüncü Nobel sahibi Karl Deisseroth, kanalrodopsin genini sıçan sinir hücrelerine aktardı. Hücrelere mavi ışık tutarak sinir sinyallerini tetikleyebildiler ve böylece proteinin ışıkla kontrol edilen bir anahtar gibi davranabildiğini gösterdiler. Deisseroth daha sonra bu tekniği, yaşayan farelerin beyinlerindeki sinir hücrelerini kontrol etmek için kullandı.

Örneğin bilim insanları, yalnızca bir ışığı açarak bir farenin bıyıklarının hareket etmesini ya da uyuyan farelerin uyanmasını sağlayabiliyordu.

Gelecekte neler mümkün?

Bu keşif, “bir zamanlar sadece hayalini kurabildiğimiz bir şekilde beynin haritalandırılması için fırsatlar sunuyor” dedi Nobel Fizyoloji veya Tıp Komitesi başkanı Per Svenningsson bir basın açıklamasında.

Optogenetik şu anda ağırlıklı olarak bir araştırma aracı olarak kullanılıyor. Araştırmacıların, hedeflenen hücre tiplerini ışık darbeleriyle açıp kapatmasına olanak tanıyarak, sinirsel etkinlik, beyin işlevi ve davranış arasındaki doğrudan neden-sonuç ilişkilerini ortaya koymalarını sağlıyor.

Bu sayede araştırmacılar, korku, kaygı veya ödül gibi duygusal durumlara dahil olan nöronları haritalandırabiliyor. Ayrıca ağrı, susuzluk, dikkat ya da saldırganlık gibi durumları yöneten belirli sinir devrelerini de haritalayabiliyorlar.

Optogenetik, depresyon, şizofreni, anksiyete, Alzheimer hastalığı, Parkinson hastalığı ve epilepsi gibi nörolojik ya da psikiyatrik rahatsızlıklar üzerine yapılan araştırmalarda da yaygın olarak kullanılıyor.

Bilim aynı zamanda, retinanın ışığı algılayan hücrelerinin kaybı nedeniyle körlüğe yol açan genetik bir hastalık olan retinitis pigmentosa tedavisi için klinik denemelere de girmiş durumda.

Işığa duyarlı opsin genleri hayatta kalan retinal hücrelere aktararak, araştırmacılar ışık yayan gözlükler takan görme engelli bir hastanın kısmen görme kazanmasını ve yüksek kontrastlı nesneleri algılayabilmesini sağladı.