Der Medizin-Nobelpreis 2026 geht an Peter Hegemann, Georg Nagel und Karl Deisseroth für wegweisende Entdeckungen in der Optogenetik. Die Auszeichnung würdigt ihre Erforschung lichtgesteuerter Ionenkanäle und deren Einsatz in der Hirnforschung, die es ermöglichen, einzelne Zelltypen und neuronale Schaltkreise gezielt zu untersuchen und zu steuern.
Der Nobelpreis für Physiologie oder Medizin des Jahres 2026 ist an drei wegweisende Forscher auf dem Gebiet der Optogenetik vergeben worden. Wie das Nobelkomitee bekannt gab, teilen sich die deutschen Wissenschaftler Peter Hegemann von der Humboldt-Universität zu Berlin und Georg Nagel von der Universität Würzburg sowie der US-Amerikaner Karl Deisseroth von der Stanford University die mit zwölf Millionen schwedischen Kronen, was etwa einer Million Euro entspricht, dotierte Auszeichnung.
Von der Grünalge zum lichtgesteuerten Nervenschalter
Die Grundlagen für die Technologie legte Peter Hegemann Anfang der 1990er-Jahre am Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried. Dort untersuchte er, wie die einzellige Grünalge Chlamydomonas
Licht wahrnimmt. Mit feinen Elektroden wies er nach, dass die Alge bereits 0,5 Millisekunden nach einem Lichtreiz ein elektrisches Signal erzeugt – ein Prozess, der deutlich schneller abläuft als die Lichtverarbeitung im menschlichen Auge, die mindestens 10 Millisekunden benötigt. Hegemann vermutete daher, dass ein einzelnes Protein sowohl das Licht registriert als auch die elektrischen Signale auslöst.
Gemeinsam mit Georg Nagel, der damals am Max-Planck-Institut für Biophysik in Frankfurt tätig war, gelang es, die verantwortlichen Gene zu identifizieren. Nagel schleuste das Erbgut in Froscheizellen ein, woraufhin diese die entsprechenden Proteine produzierten. Einer dieser Kanäle, Kanalrhodopsin-2, öffnet sich bereits 0,2 Millisekunden nach einem Lichtimpuls, wodurch positiv geladene Ionen durch die Zellmembran strömen und ein elektrisches Signal erzeugen. Im Jahr 2003 schlugen die Forscher vor, das Protein gezielt einzusetzen, um elektrische Signale in Zellen durch Licht auszulösen.
Der Durchbruch in der Neurowissenschaft durch Karl Deisseroth
Den entscheidenden Schritt von der Grundlagenforschung zur Neurowissenschaft vollzog Karl Deisseroth an der Stanford University. Er schleuste das Gen für Kanalrhodopsin-2 in Nervenzellen von Ratten ein und wies im Jahr 2005 nach, dass blaues Licht in diesen Zellen sofort Nervenimpulse auslöst. Damit verwandelte sich das Algenprotein in einen lichtgesteuerten Schalter für Nervenzellen.
Zwei Jahre später setzte sein Team die Methode erstmals im Gehirn lebender Mäuse ein. Durch das Einbringen des Gens in Nervenzellen des motorischen Kortex und die Aktivierung über eine dünne Glasfaser konnten die Forscher gezielt Bewegungen der Schnurrhaare auslösen. Ebenfalls im Jahr 2007 aktivierte die Arbeitsgruppe eine bestimmte Gruppe von Nervenzellen, um schlafende Mäuse aufzuwecken. Im Gegensatz zu älteren Methoden erlaubt die Optogenetik es somit, die Aktivität von Neuronen nicht nur zu beobachten, sondern ausgewählte Zelltypen gezielt ein- oder auszuschalten.
Klinische Erprobung bei Sehbehinderungen und Hörverlust
Inzwischen hat die Methode den Weg in die klinische Erprobung gefunden. Forscher nutzen sie beispielsweise, um bei Menschen mit schweren Sehbehinderungen verloren gegangene Sehfunktionen teilweise wiederherzustellen. Bei einem Patienten mit der erblichen Augenerkrankung Retinitis pigmentosa gelang es Wissenschaftlern, die Netzhautzellen durch die Injektion von Viren, die den Bauplan für das Kanalrhodopsin ChrimsonR enthielten, lichtempfindlich zu machen.
Die behandelten Zellen konnten einfallendes Licht in elektrische Signale umwandeln und an das Sehzentrum des Gehirns weiterleiten. Ausgestattet mit einer Spezialbrille war der Patient dadurch in der Lage, Gegenstände zu erkennen und gezielt zu greifen. Parallel dazu arbeiten Wissenschaftler an optischen Cochlea-Implantaten, bei denen Licht den Hörnerv stimuliert.
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