2026年诺贝尔生理学或医学奖公布，光遗传学领域三位科学家获奖。

他们是彼得·黑格曼、卡尔·代塞尔罗思、格奥尔格·纳格尔。

光遗传学被认为是一项注定要得诺奖的技术，这次获奖并不意外。

对领域有重要贡献的科学家，不止他们三位。

获奖者与发现

黑格曼1954年生于德国，1984年获博士，研究卤代视紫红质，2004年起任柏林洪堡大学教授。

他与纳格尔一起发现通道视紫红质，这是直接光门控离子通道家族，开辟了光遗传学新领域。

代塞尔罗思1971年生于美国，1998年获斯坦福神经学博士，2004年在斯坦福建实验室。

2005年，博伊登、张锋等首次用通道视紫红质，在神经细胞实现毫秒级动作电位控制。

2006年，代塞尔罗思把这种方法命名为光遗传学。

纳格尔1953年生于德国，在康斯坦茨大学学习生物学和生物物理学，1988年获博士。

光控神经元的探索

大脑是人最复杂的器官，感觉、记忆、思考、运动，都与神经元功能相关。

神经生物学家一直想特异性控制神经元，但微电极精度不够，化学物质速度难控。

1999年，克里克提出用光精确控制大脑细胞。

2002年1月，米森伯克团队首次用光控制神经活动。

黑格曼研究绿藻时发现，绿藻光响应极快，难以用经典动物视紫红质解释。

他与纳格尔合作，发现绿藻有一种把感光和质子泵偶联的视紫红质，取名Channelrhodopsin-1，简称ChR1。

2002年6月，这项开创性工作发表在 Science 上。

第二年，他们又发现ChR2，并首次在人类细胞中表达。

ChR1和ChR2的发现，让光遗传学的大门正式开启。

竞争中的遗憾

2000年，博伊登到斯坦福，在钱永佑实验室遇到代塞尔罗思。

两人决定开发控制特异神经元的新工具。

他们最初想用磁场，技术难度太大。

后来博伊登意识到，用光控制离子通道更容易。

2004年，代塞尔罗思联系纳格尔索要ChR2克隆。

纳格尔已做改良，并把克隆寄给他们。

2004年8月4日凌晨，博伊登用蓝光照射表达ChR2的神经元，成功观察到去极化和动作电位。

2005年，张锋改进表达体系，用慢病毒在神经元中表达ChR2，增加稳定性。

论文最终被 Nature Neuroscience 接受。

华人科学家潘卓华也发现ChR2可用于恢复视力。他2004年7月把ChR2注入小鼠，5周后确认表达，开灯后电极显示电活性。

他2004年11月投 Nature，被建议转投 Nature Neuroscience，但被拒绝。

论文直到2006年4月才在 Neuron 发表，关注度远不如前者。

潘卓华 | 图源：kresgeeye.org/

2005年，日本 Yawo 实验室、美国兰德梅赛和 Herlitze 也发表类似结果，只晚两三个月。

科学竞争是常态，每位探索者都值得敬意。

走向临床

2005年后，光遗传学飞速发展。

神经生物学家把它当工具，其他领域科学家也用它控制蛋白相互作用或基因转录。

潘卓华首先将光遗传学用于临床试验，治疗视网膜色素变性导致的失明。

2016年，达拉斯一位女性接受全球第一个光遗传学治疗试验。

根据 Clinical Trial 数据，安全性试验 I/II 期还在进行，预计2024年9月初步完成。

还有团队尝试用同样原理治疗失聪、疼痛、药物成瘾。

光遗传学有望走出实验室，成为医生手中的工具。

参考文献：

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