瑞典卡罗琳医学院诺贝尔大会5日在斯德哥尔摩宣布,将2026年诺贝尔生理学或医学奖授予三名科学家:美国斯坦福大学的卡尔·代塞尔罗特、德国的彼得·黑格曼和格奥尔格·纳格尔,获奖理由是"在光门控离子通道和光遗传学方面的发现"。三人将分享1200万瑞典克朗、约合120万美元的奖金。
光遗传学是一种用光来精确控制活体大脑中单个神经细胞活动的技术。诺贝尔大会秘书长托马斯·佩尔曼在宣布获奖名单时说,这项技术让研究人员能够打开或关闭活体大脑中单个神经细胞的活动,"这项方法如今正在世界各地的实验室中被用来揭示大脑的奥秘"。
这项发现的起点可以追溯到上世纪90年代。当时在德国马克斯·普朗克生物化学研究所工作的彼得·黑格曼对一种单细胞绿藻——衣藻如何游向光线产生兴趣,并从中发现了一种光敏蛋白。进入21世纪后,黑格曼与当时在法兰克福马克斯·普朗克生物物理研究所工作的格奥尔格·纳格尔合作,证明这种光敏蛋白相当于一个开关:受到光照时,蛋白内部的通道打开,离子得以通过。他们把这种蛋白称为通道视紫红质。
诺贝尔委员会成员、神经科学家阿卜杜勒·埃尔·马尼拉在发布会上说,两人"发现了神经科学家们梦寐以求的开关"。这项发现本身已是重大突破,而让它真正改变神经科学的是美国科学家卡尔·代塞尔罗特。他在斯坦福大学通过基因改造,让实验鼠的神经细胞表达通道视紫红质,从而可以用光照来激活这些细胞。2005年,代塞尔罗特在论文中展示了完整的链条:基因改造、光照激活、行为变化。这篇论文发表后,光遗传学迅速从一项小众技术变成神经科学实验室的标准工具。
"光遗传学"这个名字由"光"与"遗传学"组合而成,恰好点出了这项技术的两个关键:光敏蛋白开关,以及通过基因手段让目标神经细胞表达这种蛋白。普通神经细胞对光并无反应,植入开关之后,一束光就能让特定的神经元群体兴奋或沉默:受到光照时通道打开、离子通过,撤去光照后通道关闭,整个过程在极短时间内完成。诺贝尔大会在颁奖词中强调,这项发现让研究人员第一次能够把单个神经细胞的活动与动物的具体行为精确对应起来,为脑科学研究提供了因果性的实验工具。
如今,光遗传学已在多个方向展现出应用前景。在临床试验中,研究人员正尝试把光敏蛋白导入视网膜,帮助因视网膜色素变性而失明的患者恢复部分视力。研究人员还希望这项技术能改进人工耳蜗,用光刺激听觉神经,实现比现有电刺激更精确的信号传递。代塞尔罗特当年在实验鼠身上的做法——通过基因改造让神经细胞表达通道视紫红质,再用光照激活这些细胞——如今已成为世界各地实验室揭示大脑奥秘的常规手段,从记忆形成到运动控制,大量基础研究都建立在这套方法之上。
三位获奖者的合作横跨大西洋:黑格曼与纳格尔在德国完成了光敏蛋白开关的发现,代塞尔罗特在美国完成了把开关装进神经细胞的关键一步。诺贝尔大会把奖项同时授予发现者与应用者,完整呈现了这项技术从基础发现到方法建立的链条。
评选机构是瑞典卡罗琳医学院的诺贝尔大会,秘书长托马斯·佩尔曼在斯德哥尔摩诺贝尔论坛的发布会上公布了获奖名单,发布会向全球直播。
现年54岁的代塞尔罗特是三位获奖者中最年轻的一位,目前在加州斯坦福大学任教。71岁的黑格曼和73岁的纳格尔均为德国科学家。诺贝尔委员会成员安娜·韦德尔评价说,能够把神经细胞及其功能与特定行为联系起来,是向前迈出的一大步,为理解大脑功能带来了全新的维度。
诺贝尔奖根据瑞典发明家阿尔弗雷德·诺贝尔的遗嘱设立,自1901年起颁发,其间仅因两次世界大战等原因有过有限的中断。生理学或医学奖历史上曾表彰过一系列影响深远的发现,包括亚历山大·弗莱明发现青霉素(1945年获奖)、卡尔·兰德施泰纳发现人类血型(1930年获奖)。最初的五个诺贝尔奖之外,经济学奖由瑞典中央银行于1968年设立。
生理学或医学奖按惯例拉开每年诺贝尔奖公布的序幕。接下来几天还将陆续公布物理学奖(10月6日)、化学奖(10月7日)、文学奖(10月8日)、和平奖(10月9日)和经济学奖(10月12日)。上一年的生理学或医学奖授予了美国科学家玛丽·布伦科、弗雷德·拉姆斯德尔和日本科学家坂口志文,以表彰他们在外周免疫耐受方面的发现。

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