Nobelin lääketieteen palkinnon saivat tänä vuonna Karl Deisseroth, Peter Hegemann ja Georg Nagel. Palkinnon perusteena on tutkimus valolla ohjatuista ionikanavista ja optogenetiikasta.
Helsingin yliopiston neurotieteen tutkimuskeskuksen tutkimusjohtaja Eero Castrén kertoo, että kolmikon löytöjen merkitystä lääketieteelle ei voi liioitella. Ymmärtääkseen sitä on lähdettävä perusteista.
Ratkaisu löytyi levistä
Hermosolut toimivat siten, että ne aktivoituvat, lähettävät sähköisen impulssin naapurisoluihin ja muodostavat hermoverkkoja. Aiemmin tutkijat osasivat katkaista tätä signaalinvälitystä, mutta heillä ei ollut keinoa aktivoida yksittäisiä hermosoluja hallitusti ja tarkasti.
Peter Hegemann ja Georg Nagel eristivät levistä valoherkän proteiinin, joka päästää valon vaikutuksesta läpi natriumia. Hegemann työskenteli Humboldtin yliopistossa ja Nagel Würzburgin yliopistossa.
Karl Deisseroth, yhdysvaltalainen neurotieteilijä ja psykiatri, kiinnostui tästä ja sai saksalaistutkijoilta näytteen valoherkkää kanavaa tuottavasta geenistä. Hän siirsi sen hermosoluihin ja osoitti, että valolla soluja voidaan aktivoida täsmällisesti. Hermosolun aktivoituessa aukeavat juuri natriumkanavat, joiden avulla hermosignaali pääsee liikkeelle.
Tästä syntyi tänään palkittu optogenetiikka. Se tarkoittaa menetelmää, jossa geneettisesti muokatut, valoherkät kanavat viedään tiettyihin hermosoluihin, jolloin niitä voidaan aktivoida millisekuntien tarkkuudella.
Sittemmin näitä proteiineja on paranneltu geneettisesti niin, että niillä on erilaisia ominaisuuksia, kuten se että ne reagoivat eri aallonpituuksiin, tai että niillä voidaan aktivoida tai sammuttaa hermosoluja.
Vallankumous hermoverkkojen tutkimuksessa
Castrénin mukaan optogenetiikka on mahdollistanut sen, mitä aiemmin ei voitu tehdä: tiettyjen hermoverkkojen toiminnan tutkimisen ja niiden yhteyden käyttäytymiseen.
Kokeissa voidaan esimerkiksi merkitä hermosolut, jotka aktivoituvat tietyn käyttäytymisen aikana, ja aktivoida juuri näitä soluja valolla, jolloin hiiri toistaa saman käyttäytymisen. Tutkimuksissa on tarkasteltu esimerkiksi pelko- ja vihareaktioita.
Castrén torjuu kuitenkin ajatuksen, että kyseessä olisi ”valolla tehtävä lobotomia”:
– Lobotomiassa katkaistiin yhteyksiä. Tässä aktivoidaan toimintaa ja näemme käyttäytymisen, jonka tulkitsemme vastaavan tiettyä tunnetilaa. Emme voi kuitenkaan kysyä hiireltä, miltä se oikeasti tuntui, Castrén sanoo Ylen haastattelussa.
Mahdolliset sovellukset – näkökyvyn palauttaminen lähimpänä
Optogenetiikkaa ei voida soveltaa vielä ihmisiin, sillä ihmisaivoihin ei voida tehdä geneettisiä muutoksia samalla tavalla kuin koe-eläimiin. Eikä valon vieminen aivoihin kallon läpi ole myöskään yksinkertaista.
Lupaavin sovelluskohde löytyy Castrénin mukaan verkkokalvon rappeutumaan:
– Jos näkökyky on menetetty, mutta hermosolut ovat elossa, niihin voidaan siirtää valoherkkiä molekyylejä tuottamaan näkösignaalia. Valo tulee luonnostaan silmän kautta, mikä tekee tästä teknisesti helpompaa, kuin aivojen syvempien osien stimuloinnista.
Kokeilut tälläkin saralla ovat Castrénin mukaan vielä aivan alussa.
Optogenetiikan soveltaminen ihmisten aivoihin vaatisi suorien valosignaalien laittamisen kallon sisälle ja se on haastavaa. Siksi Castrén näkee sen ennen kaikkea perustutkimuksen työkaluna.
Sen avulla voidaan tunnistaa esimerkiksi ruokahalua tai addiktiota säätelevät hermoverkot ja solutyypit. Tätä tietoa taas voidaan hyödyntää lääkekehityksessä, kuten nykyisten lihavuuslääkkeiden kohdalla.
– Kun löydetään ratkaisevat hermosolutyypit, voidaan etsiä niissä olevia reseptoreita, joihin lääkeaineilla voitaisiin vaikuttaa, Castrén selittää.
Tulevaisuudessa menetelmää voitaisiin teoriassa soveltaa myös muihin kuin hermosoluihin, esimerkiksi syöpäsolujen ymmärtämiseen. Se taas avaa mahdollisuuksia syöpätutkimukseen.
Palkinto oli ilmiselvä, mutta kysymys kuului, kenelle se annetaan
Optogenetiikkaa hyödynnetään aktiivisesti myös suomalaisessa tutkimuksessa, muun muassa Castrénin omassa tutkimusryhmässä.
Menetelmä levisi nopeasti maailmanlaajuisesti 2000-luvun puolivälin jälkeen, kun Karl Deisseroth jakoi avoimesti kehittämiään geenikonstruktioita ja järjesti koulutuksia omassa laboratoriossaan.
Castrén pitää kolmikon löydöksiä niin merkittävinä, että Nobel-palkinto siitä on hänen mielestä ollut vain ajan kysymys.
Vaikeutena on ollut vain, kenelle palkinto annetaan: optogenetiikan kehitykseen on osallistunut useita tutkijoita ja Nobel-palkinnon voi jakaa korkeintaan kolmelle hengelle.
Esimerkiksi vuonna 2013 kuusi tutkijaa – mukaan lukien nyt palkitut kolme – saivat samasta aiheesta tanskalaisen Lundbeck-säätiön myöntämän European Brain Prize -palkinnon.
– Keksintö olisi voinut yhtä hyvin olla kemian Nobel-palkinnon aihe, koska kyseessä on perimmiltään kemiallinen löytö, Castrén pohtii.
Vuoden 2026 kemian Nobel-palkinto jaetaan vasta myöhemmin tällä viikolla.
Onko sinulla meille juttuvinkki? Voit lähestyä toimitusta luottamuksella.
