В 2026 году Нобелевскую премию по физиологии и медицине присудили за открытия, которые привели к созданию оптогенетики. Эта технология позволяет с точностью до миллисекунд включать и выключать отдельные нейроны и уже используется для изучения памяти, поведения и механизмов тяжелых заболеваний мозга. Следующий этап — применение этих принципов в медицине: от восстановления зрения до лечения неврологических расстройств. Ключ к управлению нервными клетками ученые нашли, изучая реакцию одноклеточной водоросли на свет. Важную роль в развитии этого направления сыграла советская и российская школа биофизики.

Лауреатами Нобелевской премии по физиологии и медицине в 2026 году стали ученый из США Карл Дейссерот, а также исследователи из Германии Петер Хегеманн и Георг Нагель. Они получили престижную награду за открытие в области управляемых светом ионных каналов и оптогенетики. Это метод, позволяющий включать и выключать нейроны при помощи света с высокой точностью.

«Оптогенетика открывает возможности для картирования мозга, о которых раньше можно было только мечтать», — сказал председатель Нобелевского комитета по физиологии и медицине Пер Свеннингссон.

Все началось с вопроса, который кажется далеким от медицины: как одноклеточная водоросль хламидомонада плывет к свету. Петер Хегеманн заметил, что ее клетка отвечает на свет за микросекунды, слишком быстро для обычной цепочки биохимических реакций, и предположил, что светочувствительный белок и ионный канал — это одна молекула, пояснила «Известиям» руководитель магистерской программы «Науки о здоровье» Университета ИТМО Евгения Соколова.

— В 2002–2003 годах Георг Нагель вместе с Хегеманном доказал это: каналородопсин (белок с уникальными свойствами, расположенный на поверхности клетки) на свету открывается и пропускает ионы в клетку. В 2005 году Карл Дейссерот встроил этот белок в нейроны и научился запускать нервные импульсы вспышкой света с точностью до миллисекунд, а к 2007 году — управлять нейронами в мозге живых мышей. Раньше нейробиологи могли в основном наблюдать за мозгом, а теперь, благодаря этим открытиям, они могут в него вмешиваться, — рассказала специалист.

Открытие этой технологии дало людям надежду, что с ее помощью можно корректировать множество заболеваний нервной системы, рассказал «Известиям» директор Федерального центра мозга и нейротехнологий Федерального медико-биологического агентства, председатель научного комитета Национальной премии в области будущих технологий «Вызов» Всеволод Белоусов. Например, исправить неправильную работу нейронов можно с помощью имплантированных оптических волокон.

— Одно из ключевых ограничений технологии — иммунная система может распознавать генетически модифицированные нейроны как чужеродные. Тем не менее в случае сетчатки эта проблема практически отсутствует, что уже позволяет применять фотопротезирование при ее дегенерации, когда человек слепнет. Уже есть несколько пациентов в Швейцарии, которые пролечены этой технологией. У человека появляется элементарное зрение, то есть различение крупных светотеневых паттернов. И у нас в стране этим активно занимается академик Михаил Аркадьевич Островский, — рассказал «Известиям» ученый.

Оптогенетика помогает исследовать тяжелые неврологические и психические расстройства — болезнь Паркинсона, Альцгеймера, шизофрению, глубокую депрессию, пояснил директор Физтех-школы биологической и медицинской физики МФТИ, главный конструктор ВЭБ.РФ Денис Кузьмин.

— С ее помощью мы можем избирательно включать или выключать клетки и проверять, за какую функцию они отвечают. А это уже дает возможность разобраться в самих механизмах памяти, поведения, работы сенсорных систем и различных патологий нервной системы, — рассказал эксперт.

Прежде нейробиологи, изучая активность мозга, использовали достаточно грубые методы. Например, с помощью электричества, которое затрагивает сразу тысячи клеток. Оптогенетика же позволяет встроить родопсины в нейроны определенного типа и затем, воздействуя на них светом, управлять активностью только этих клеток — очень точно и с временным разрешением до миллисекунд, рассказала «Известиям» доцент химического факультета и заведующая лабораторией квантовой фотодинамики МГУ имени М. В. Ломоносова, грантополучатель РНФ Анастасия Боченкова.

По ее словам, это дает возможность с высокой надежностью выявлять причинно-следственные связи в работе мозга и изучать, к примеру, механизмы памяти или возникновения страха. В перспективе метод будет востребован в медицине не только для восстановления зрения, но и для устранения хронической боли и лечения других болезней, связанных с работой мозга. Кроме того, возможности оптогенетики могут быть полезны в создании систем для нейроморфных вычислений.

— В России ведут исследования во всех этих направлениях, — отметила Анастасия Боченкова. — В частности, в нашей лаборатории изучают, как молекулы родопсина в сетчатке глаза меняют свою форму под воздействием света, что происходит меньше чем за одну триллионную долю секунды. Это, пожалуй, самая быстрая химическая реакция в природе, при которой меняется структура молекулы. При этом она еще очень эффективная — 70 из 100 молекул, поймавших фотон, запускают реакцию. На этой основе можно получить светочувствительные биопереключатели, которые можно использовать в устройствах передачи информации.

Она добавила, что эффект воздействия светом на биомолекулы также можно использовать, чтобы заставить молекулу быстро вращаться в ту или иную сторону. Получается молекулярный мотор. Его можно применять для адресной доставки лекарств в организме на клеточном уровне или для создания «умных» материалов с изменяющимися свойствами. Такие исследования в России тоже ведутся.

Нобелевская премия присуждается только трем ученым, но в этой области достойных награды гораздо больше, подчеркнул Всеволод Белоусов.

— Вообще у истоков этой темы стоит советская биофизическая школа во главе с Олегом Синещековым, который еще в 1970-х изучал фототаксис водорослей и непосредственно в них зарегистрировал электрические световые ответы, используя классическую электрофизиологию. Он и сейчас развивает эту технологию, — сказал ученый.

Академик Всеволод Белоусов развивает новое направление — термогенетику, то есть управление клетками с помощью тепла, что технически проще реализовать в медицине без глубокого внедрения в мозг человека волоконных световодов, по которым обычно доставляется свет, рассказал «Известиям» член-корреспондент РАН, руководитель Научного медицинского центра СГУ, лауреат премии «Вызов» Валерий Тучин.

— В Саратовском университете мы развиваем технологию оптического просветления кожи головы, чтобы доставить свет различных длин волн в глубокие слои мозга без внедрения световодов, — отметил специалист.

Сегодня исследования в области оптогенетики и нейромодуляции в нашей стране ведутся также в МФТИ и ФМБА. Как рассказал Денис Кузьмин, в Физтехе этим занимается Центр исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний: там работают с микробными родопсинами, разрабатывают новые оптогенетические инструменты и изучают возможность управлять с помощью света процессами не только в клетках, но и в отдельных клеточных органеллах.