STOCKHOLM – De Nobelprijs voor de geneeskunde is maandag toegekend aan drie wetenschappers wier werk heeft geleid tot een hulpmiddel dat licht gebruikt om te helpen ontrafelen hoe de hersenen werken.
Dr. Karl Deisseroth, Peter Hegemann en Georg Nagel voerden onderzoek uit dat een nieuw veld opende met de gekke naam optogenetica, waarbij licht werd gecombineerd met genen om neuronen in levende hersenen aan en uit te schakelen.
Aanbevolen video’s
Afzonderlijk onderzoek van het trio – van wie er één in de VS en twee in Duitsland woont – resulteerde in een techniek die helpt bij het identificeren van neurale paden die verantwoordelijk zijn voor gedrag en ziekte. Het zou kunnen leiden tot behandelingen, zoals het herstellen van enig gezichtsvermogen bij mensen met een genetische vorm van blindheid.
Experts zeiden dat de vooruitgang het begrip van hoe de hersenen zijn georganiseerd enorm heeft vergroot.
“Het heeft ons in staat gesteld om van een Rand McNally-wegenatlas van de hersenen over te gaan naar iets dat meer op Google Earth lijkt”, zegt neurowetenschapper Patrick Forcelli van Georgetown University in een e-mail.
Deisseroth, 54, is onderzoeker aan het Howard Hughes Medical Institute en professor aan de Stanford University in Californië. Hegemann, 71, studeert aan de Humboldt Universiteit in Berlijn, en Nagel, 73, werkte recentelijk aan de Universiteit van Würzburg, ook in Duitsland, aldus de vergadering.
Winnend onderzoek werpt licht op de hersenen
De doorbraak begon toen Hegemann onderzocht hoe een eencellige groene alg naar het licht kan zwemmen. Hij en Nagel ontdekten een bepaald eiwit dat, wanneer het wordt verlicht door blauw licht, een kanaal opent om een elektrische impuls te creëren. Door dat eiwit in andere cellen te stoppen, worden ze lichtgevoelig.
Door licht op die cellen te richten – eerst door gebruik te maken van kleine vezels, nu met niet-invasieve methoden – kunnen neuronen aan of uit worden gezet terwijl dieren verschillende taken uitvoeren.
Optogenetica is meestal een onderzoeksinstrument om te leren hoe specifieke neuronen en neurale circuits werken.
Dat ‘geeft je onvermijdelijk ideeën over hoe je dingen kunt corrigeren die fout gaan’, zei Deisseroth. “Als je eenmaal weet welke cellen causaal zijn, die er daadwerkelijk toe doen voor een symptoom of voor het corrigeren van een symptoom, kun je medicijnen of andere methoden bedenken die zich op die cellen richten.”
Bevindingen kunnen helpen bij de behandeling van blindheid en andere problemen
Er zijn al onderzoeken gaande bij bedrijven die proberen erfelijke blindheid, retinitis pigmentosa genaamd, te behandelen door een door licht geactiveerd eiwit in het netvlies van een patiënt te plaatsen en de persoon vervolgens uit te rusten met een speciale lichtgevende bril.
Deisseroth, een arts-wetenschapper, wees op andere wetenschappers die mogelijke behandelingen voor autisme en schizofrenie nastreven op basis van informatie uit de optogenetica, zei hij.
Experts zeggen dat optogenetica de neurowetenschappen over de hele wereld heeft getransformeerd en een steunpilaar is geworden in laboratoria die proberen de hersenbanen te begrijpen die betrokken zijn bij gedrag en ziekte – en hopelijk leidt tot manieren om de problemen die misgaan te repareren.
“Het is een zeer precieze set hulpmiddelen voor het uitvoeren van experimenten over hoe de hersenen werken, die op een andere manier behoorlijk moeilijk zijn uit te voeren”, zegt Jeremy Berg van de Universiteit van Pittsburgh. Hij was begin jaren 2000 bij het Amerikaanse National Institute of Health toen het Deisseroth grote financiering toekende voor “deze visie op optogenetica, die vrijwel precies klopte met de manier waarop deze zich afspeelde.”
Hersencellen communiceren in milliseconden, en optogenetica bood wetenschappers voor het eerst een manier om ze met dezelfde snelheid in een laboratorium te controleren, zei Forcelli, voorzitter van de afdeling farmacologie en fysiologie van Georgetown. Dat hielp het veld om over te stappen van het gebruik van vaste kaarten van hersenactiviteit naar het bouwen van functionele bedradingsschema’s, en zorgde voor een vliegende start met aanvullende technieken om de neurale complexiteit te onderzoeken.
“Het heeft ook geholpen aan het licht te brengen hoe specifieke hersencircuits worden verstoord, met gevolgen voor aandoeningen als blindheid, depressie, verslaving en dementie”, zegt Abdel El Manira, lid van de Nobelprijsvergadering. ‘Ondanks deze buitengewone vooruitgang herbergen de hersenen nog steeds talloze mysteries, en er valt nog veel meer te leren en te ontdekken. En optogenetica heeft ons een krachtig middel gegeven om deze uitdagingen aan te gaan.’
Karl Deisseroth was net naar bed gegaan toen hij het Nobelgesprek kreeg
Deisseroth, die zichzelf een nachtbraker noemt, zei dat hij laat op was in zijn huis in Noord-Californië om aan papieren te werken en studenten te e-mailen. Hij was net gaan liggen toen hij het telefoontje kreeg van de Nobelvergadering.
Maar hij herstelde zich snel en wees erop dat hij, ondanks alle felicitaties die ochtend, nog steeds schoollunches voor zijn kinderen moest inpakken zodra ze wakker werden.
‘Dat is mijn enige verplichting de komende uren: ervoor zorgen dat ik hun boterhammen maak,’ zei hij.
De Geneeskundeprijs luidt de Nobelprijsweek in
De prijs werd bekendgemaakt op het Karolinska Instituut in Stockholm, ter gelegenheid van de Nobelprijsweek. Het prijzengeld dit jaar bedraagt 12 miljoen Zweedse kronen (ongeveer 1,2 miljoen dollar), of het nu voor een individu, een kleine groep laureaten of een organisatie is.
De geneeskundeprijs van maandag wordt gevolgd door de natuurkundeprijs op dinsdag, scheikunde op woensdag en literatuur op donderdag.
Nadat vrijdag de vredesprijs is uitgereikt, wordt op 12 oktober de Nobelprijs voor de Herdenking van de Economische Wetenschappen bekendgemaakt.