2026 թվականի ֆիզիոլոգիայի և բժշկության Նոբելյան մրցանակը շնորհվել է ոչ թե մեկ առանձին հայտնագործության, այլ հետազոտությունների մի շարքի, որը սկսվել էր լույսի նկատմամբ ջրիմուռների արձագանքի ուսումնասիրությամբ և ի վերջո հանգեցրել նեյրոնների ակտ
Հիշեցնենք, որ 2026 թվականի ֆիզիոլոգիայի և բժշկության Նոբելյան մրցանակ են ստացել ամերիկացի նեյրոկենսաբան Կարլ Դեյսերոթը և գերմանացի գիտնականներ Պետեր Հեգեմանը և Գեորգ Նագելը: Նոբելյան կոմիտեն նշել է նրանց հայտնագործությունները լույսի նկատմամբ զգայուն իոնային անցուղիների և օպտոգենետիկայի բնագավառում. մեթոդ, որը գիտնականներին հնարավորություն տվեց լույսի միջոցով կառավարել առանձին նյարդային բջիջների ակտիվությունը
իվությունը կառավարելու գործիքի ստեղծմանը: Օպտոգենետիկան գիտնականներին հնարավորություն ընձեռեց շատ ավելի ճշգրիտ ուսումնասիրել ուղեղի աշխատանքի մեխանիզմները և դարձավ ժամանակակից նեյրոկենսաբանության առանցքային մեթոդներից մեկը, գրում է BBC-ն:
Հիշեցնենք, որ 2026 թվականի ֆիզիոլոգիայի և բժշկության Նոբելյան մրցանակ են ստացել ամերիկացի նեյրոկենսաբան Կարլ Դեյսերոթը և գերմանացի գիտնականներ Պետեր Հեգեմանը և Գեորգ Նագելը: Նոբելյան կոմիտեն նշել է նրանց հայտնագործությունները լույսի նկատմամբ զգայուն իոնային անցուղիների և օպտոգենետիկայի բնագավառում. մեթոդ, որը գիտնականներին հնարավորություն տվեց լույսի միջոցով կառավարել առանձին նյարդային բջիջների ակտիվությունը:
Օպտոգենետիկայի մշակումը կարևոր փուլ դարձավ ուղեղի հետազոտության գործում: Մեթոդը հնարավորություն է տալիս ոչ սոսկ հետևել նեյրոնների աշխատանքին, այլ ընտրողաբար միացնել կամ ճնշել դրանց ակտիվությունը անմիջապես կենդանի նյարդային համակարգում: Դրա շնորհիվ հետազոտողները նոր գործիք ստացան՝ ուսումնասիրելու համար, թե ինչպես են ձևավորվում հիշողությունները, հույզերը և վարքագիծը, ինչպես նաև նյարդային որ շղթաները կարող են կապված լինել նյարդաբանական և հոգեկան հիվանդությունների հետ:
Ջրիմուռներից մինչև նեյրոնների կառավարում
Դեռևս XX դարում գիտնականները փորձում էին պարզել, թե ուղեղի որ հատվածներն են պատասխանատու օրգանիզմի տարբեր գործառույթների համար: Այնուամենայնիվ, գոյություն ունեցող մեթոդները հիմնականում հնարավորություն էին տալիս հայտնաբերել կապն ուղեղի որոշակի շրջանների ակտիվության և վարքագծի միջև, սակայն ոչ միշտ էին հնարավորություն ընձեռում ապացուցել պատճառահետևանքային կապը:
Իրավիճակը փոխվեց միաբջջ օրգանիզմներում հայտնաբերված լույսի նկատմամբ զգայուն սպիտակուցների հետազոտությունների շնորհիվ:
Պետեր Հեգեմանն ուսումնասիրում էր միաբջջ կանաչ ջրիմուռ Chlamydomonas-ը, որն ընդունակ է շարժվել դեպի լույսի աղբյուրը: Գիտնականին հետաքրքրել է, թե ինչպես է օրգանիզմն ընկալում լույսը և այս ազդանշանը վերածում շարժման:
2000-ականների սկզբին Հեգեմանը Գեորգ Նագելի հետ համատեղ հետազոտել է մի հատուկ սպիտակուց, որը ստացել է կանալռոդոպսին անվանումը: Այն գտնվում է բջջային թաղանթում և լույսի նկատմամբ զգայուն իոնային անցուղու գործառույթ է իրականացնում:
Երբ սպիտակուցի վրա ազդում է կապույտ լույսը, անցուղին բացվում է, և դրա միջով բջջի ներս են սկսում անցնել լիցքավորված մասնիկներ՝ իոններ: Դա փոխում է բջջի էլեկտրական վիճակը և հնարավորություն տալիս փոխանցել ազդանշանը:
Հետազոտողները հայտնաբերել են կանալռոդոպսինի սկզբունքորեն կարևոր հատկությունը. եթե համապատասխան գենը տեղափոխվի մեկ այլ բջիջ, այն ևս ձեռք է բերում լույսին արձագանքելու ունակություն: Դա հնարավորություն էր բացում օգտագործել լույսի նկատմամբ զգայուն սպիտակուցները ոչ միայն ջրիմուռների ուսումնասիրության, այլև այլ տեսակի բջիջների կառավարման համար:
Ինչպես լույսը սովորեց միացնել նեյրոնները
Հաջորդ վճռական քայլն արեց Կարլ Դեյսերոթը: Նրա թիմը տեղափոխեց կանալռոդոպսինի գենը առնետների նյարդային բջիջների մեջ:
2005 թվականին գիտնականները ցույց տվեցին, որ նման նեյրոնների վրա կապույտ լույսի ազդեցությունը կարող է գործարկել նյարդային ազդանշան: Այլ կերպ ասած՝ հետազոտողները հնարավորություն ստացան կառավարել նյարդային բջիջների էլեկտրական ակտիվությունը՝ ավանդական էլեկտրական կամ քիմիական խթանման փոխարեն լույս օգտագործելով:
2007 թվականին Դեյսերոթին հաջողվեց ցուցադրել այդ մոտեցման աշխատանքն անմիջապես կենդանի մկների ուղեղում:
Այդպես ձևավորվեց օպտոգենետիկան՝ տեխնոլոգիա, որը միավորում է գենետիկական մեթոդները և լույսի ազդեցությունը՝ որոշակի բջիջների ակտիվությունը կառավարելու համար:
Մեթոդի գլխավոր առավելությունը բարձր ճշգրտության մեջ է: Հետազոտողը կարող է ազդել նեյրոնների կոնկրետ պոպուլյացիայի վրա և գործնականում իրական ժամանակում հետևել, թե ինչպես է դրանց ակտիվության փոփոխությունն ազդում կենդանու վարքագծի վրա:
Ինչու օպտոգենետիկան փոխեց նեյրոկենսաբանությունը
Ուղեղի աշխատանքը հասկանալու համար բավարար չէ իմանալ, թե որ նեյրոններն են ակտիվ որոշակի պահին: Անհրաժեշտ է պարզել, թե կոնկրետ ինչ դեր է խաղում դրանց ակտիվությունը:
Օպտոգենետիկան թույլ տվեց մոտենալ այս հարցի պատասխանին: Դրա օգնությամբ գիտնականները կարողացան ուսումնասիրել նյարդային շղթաները, որոնք կապված են որոշակի հիշողությունների, հուզական արձագանքների և վարքագծային մոդելների ձևավորման հետ:
Մեթոդը կիրառվում է տարբեր նյարդաբանական և հոգեկան խանգարումների մեխանիզմների ուսումնասիրության ժամանակ: Այն օգնում է հետազոտել գործընթացները, որոնք կապված են, օրինակ, հիշողության խանգարումների, կախվածության և հուզական վարքագծի փոփոխությունների հետ:
Ըստ էության, օպտոգենետիկան ուղեղը վերածեց մի համակարգի, որը գիտնականները հիմնականում կարող էին միայն դիտարկել, մի համակարգի, որի առանձին տարրերը հնարավոր եղավ վերահսկվող կերպով միացնել և անջատել։
Ֆիզիոլոգիայի և բժշկության Նոբելյան կոմիտեի նախագահ Պեր Սվենինգսոնը նշել է, որ օպտոգենետիկան հնարավորություններ է բացել ուղեղի քարտեզագրման համար, որոնց մասին հետազոտողները նախկինում կարող էին միայն երազել։ Նրա կարծիքով՝ տեխնոլոգիան արմատապես փոխել է գիտնականների պատկերացումները ուղեղի աշխատանքի մասին։
Լաբորատոր գործիքից մինչև պոտենցիալ բուժում
Այսօր օպտոգենետիկան մնում է հիմնականում հետազոտական մեթոդ, սակայն գիտնականներն ուսումնասիրում են նաև այն բժշկության մեջ կիրառելու հնարավորությունները։
Ուղղություններից մեկը տեսողության վերականգնումն է տեսողության ծանր խանգարումներ ունեցող մարդկանց շրջանում։ Հետազոտողները փորձում են օգտագործել լույսի նկատմամբ զգայուն սպիտակուցները՝ ցանցաթաղանթի որոշակի բջիջները լույսին արձագանքելու ունակ դարձնելու և դրանով իսկ մասնակիորեն վերականգնելու տեսողական տեղեկատվության փոխանցումը։
Ընդ որում, օպտոգենետիկան դեռևս չի դարձել նյարդային համակարգի հիվանդությունների բուժման համընդհանուր միջոց։ Դրա կլինիկական կիրառման համար անհրաժեշտ է լուծել տեխնիկական և կենսաբանական մի շարք խնդիրներ, ներառյալ գեների անվտանգ առաքումը, անհրաժեշտ բջիջների վրա ճշգրիտ ազդեցությունը և վերահսկվող խթանման ապահովումը։
Ընդսմին, բուն սկզբունքն արդեն փոխել է փորձարարական նեյրոկենսաբանությունը։ Գիտնականները հնարավորություն են ստացել ստուգել պատճառահետևանքային կապերն անմիջապես աշխատող ուղեղում. ոչ թե պարզապես ֆիքսել, որ նեյրոնների որոշակի խումբն ակտիվ է ինչ-որ վարքագծի ժամանակ, այլ ժամանակավորապես միացնել կամ անջատել այդ բջիջները և տեսնել, թե ինչպես է փոխվում արդյունքը։
Ովքեր են ստացել Նոբելյան մրցանակը
Կարլ Դեյսերոթը ծնվել է 1971 թվականին Բոստոնում։ 1998 թվականին նա ստացել է փիլիսոփայության դոկտորի աստիճան, իսկ 2000 թվականին՝ բժշկագիտության դոկտորի աստիճան Սթենֆորդի համալսարանում։ Նա Սթենֆորդի կենսաճարտարագիտության, հոգեբուժության և վարքային գիտությունների պրոֆեսոր է և Հովարդ Հյուսի բժշկական ինստիտուտի հետազոտող է։
Պետեր Հեգեմանը ծնվել է 1954 թվականին Մյունստերում։ 1984 թվականին նա պաշտպանել է դոկտորական ատենախոսությունը Մարտինսրիդի Մաքս Պլանկի կենսաքիմիայի ինստիտուտում։ Ներկայում նա Բեռլինի Հումբոլդտի համալսարանի նեյրոկենսաբանության ավագ պրոֆեսոր է։
Գեորգ Նագելը ծնվել է 1953 թվականին Վայնգարտենում։ 1988 թվականին նա դոկտորական աստիճան է ստացել Ֆրանկֆուրտի համալսարանում։ Նագելը Վյուրցբուրգի համալսարանի բույսերի մոլեկուլային ֆիզիոլոգիայի և կենսաֆիզիկայի պրոֆեսոր է։
Նոբելյան մրցանակով նշված հայտնագործությունների հետ կապված նրանց հետազոտություններն իրականացվել են Մարտինսրիդի Մաքս Պլանկի կենսաքիմիայի ինստիտուտում։
Հետևեք NEWS.am Medicine-ին Facebook-ում և Twitter-ում