当地时间10月5日，2026年诺贝尔生理学或医学奖在瑞典首都斯德哥尔摩揭晓。德国科学家彼得·黑格曼（Peter Hegemann）、格奥尔格·内格尔（Georg Nagel）和美国科学家卡尔·戴塞罗思（Karl Deisseroth）共同获得这一奖项，以表彰他们“关于光门控离子通道和光遗传学的发现”。诺贝尔奖评选机构表示，三位科学家的研究使科学家能够利用光精确控制活体大脑中单个神经细胞的活动，为探索大脑如何产生记忆、情绪和行为提供了重要工具，也推动了神经科学进入新的研究阶段。戴塞罗斯现年54岁，是霍华德·休斯医学研究所研究员、美国加州斯坦福大学教授；黑格曼现年71岁，任职于德国柏林洪堡大学；内格尔现年73岁，最近任职于德国维尔茨堡大学。三名科学家将均分1200万瑞典克朗（约合801万元人民币）奖金。
光遗传学的诞生和发展
20世纪90年代，黑格曼开始研究一种单细胞绿藻如何感知光线。研究发现，这类藻类细胞中存在能够感受光线的特殊蛋白。随后，黑格曼与内格尔等研究人员进一步发现并阐明了其中一类被称为“通道视紫红质”（channelrhodopsin）的光敏蛋白具有特殊功能：受到特定波长的光照后，它能够打开细胞膜上的离子通道，使带电离子快速进出细胞，从而改变细胞的电活动。这一发现后来成为了光遗传学（optogenetics）发展的基础。
2005年，戴塞罗思利用控制这种蛋白质的基因，开发出一种由光控制的神经细胞“开关”，能够在活体小鼠的大脑中通过光线控制神经元的活动。他说：“人们通常认为，光是用来收集信息、观察事物的一种方式。但这项技术恰恰相反。它是利用光来控制事物，让某些事情发生，并以一种非常精准的方式实现控制。”德塞罗斯最初开发了微型光纤，用于向植入了光敏基因、经过改造的神经细胞输送光线。
目前，光遗传学技术已被用于探索与记忆、育儿行为以及强迫症、精神分裂症等精神疾病相关的神经回路。展望未来，光遗传学有望应用于疾病治疗。例如，一些早期临床试验研究表明，光遗传学疗法可能有助于恢复视网膜色素变性患者的视力。视网膜色素变性是一种遗传性进行性视力丧失疾病，会导致眼睛中负责感受光线的细胞逐渐死亡。临床医生可以将编码光敏蛋白的DNA注入视网膜神经元，使这些神经元在受到光照时能够被激活，并向大脑发送电信号，从而绕过已经死亡或受损的感光细胞。
一项改变脑科学研究的技术
它能够让研究人员以前所未有的精度操纵神经活动，并进一步观察神经活动变化如何影响动物的行为。诺贝尔奖委员会表示：“借助光，研究人员如今能够在大脑中开启或关闭单个神经回路。他们可以唤起记忆、产生情感、驱动行为，并研究与各种精神和神经系统疾病相关的神经元类型。”
斯德哥尔摩卡罗琳斯卡医学院临床遗传学教授、诺贝尔奖评选委员会增选委员安娜·韦德尔（Anna Wedell）表示，这项发现使神经科学家能够将大脑中的神经细胞与特定行为联系起来。“过去，我们拥有的是一张大脑的解剖结构图。如今，我们可以绘制功能图谱，还能够了解大脑中不同细胞之间如何相互’交流’。”她认为，这项发现开启了“理解大脑功能的全新维度”。
乔治城大学药理学与生理学教授帕特里克·A·福塞利（Patrick A. Forcelli）表示，光遗传学的发现开启了神经科学的“黄金时代”，如今已成为几乎所有研究大脑神经回路的实验室所依赖的核心技术。他说：“如今，如果不依靠这些工具，就无法开展系统神经科学研究。”
诺贝尔奖评选委员会委员阿卜杜勒·埃尔·马尼拉（Abdel El Manira）表示，光遗传学的影响不仅限于帮助人们理解健康状态下的大脑。“这项技术还帮助我们揭示了特定大脑神经回路是如何发生异常的，这对于理解失明、抑郁症、成瘾和痴呆症等疾病具有重要意义。”他表示：“尽管我们已经取得了这些非凡的进展，但大脑仍然隐藏着无数奥秘，还有许多问题有待学习和发现。而光遗传学为我们应对这些挑战提供了一种强有力的工具。”
获奖后第一件事：给孩子做三明治
戴塞罗思自称是个“夜猫子”，当时正在北加州的家中熬夜审阅论文、给学生发邮件。他刚躺下准备休息，就接到了诺贝尔奖评选委员会打来的电话。“根本没怎么睡着。”戴塞罗思在诺贝尔奖公布一小时后接受媒体电话采访时说道。他说，自己接下来待办事项中的第一件事，就是为孩子们准备上学时带的午餐，而当时孩子们还在熟睡。“未来几个小时里，我唯一的责任，就是确保我给他们做好三明治。”他说道。至于其他庆祝活动，他还没有来得及安排。
诺贝尔生理学或医学奖委员会秘书托马斯·佩尔曼（Thomas Perlmann）表示，他周一已经联系上了三位获奖者。“三个人都非常惊讶，”他说道。他们对此的回应也如出一辙：“能够和另外两位一起获得这一奖项，他们都觉得非常美好。”
诺贝尔生理学或医学奖自1901年首次颁发以来，已累计授予235位获奖者，表彰其在医学和生物科学领域的重大贡献。历届获奖成果包括胰岛素、青霉素、血型和DNA分子结构的发现，以及神经元工作机制、疟疾传播和宫颈癌致病机制等研究。近年来，该奖项还表彰了推动新冠mRNA疫苗研发的研究、微小RNA的发现，以及免疫系统自我调节机制等重要成果。
生理学或医学奖的颁发也正式拉开了今年诺贝尔奖的大幕，在接下来的几天还将陆续颁发物理学奖、化学奖、文学奖、和平奖和经济学奖。
图片来源于网络
作者：乔宏明