حصل الطب على جائزة نوبل عن “تبديل” الدماغ الذي يتحكم في الخلايا العصبية بالضوء: تحديثات حية

بعد أن كان على قوائم العديد من العلماء لسنوات، علم البصريات الوراثي – وهي تقنية تسمح للباحثين بالتحكم في الخلايا العصبية في الدماغ بنبضات من الضوء – وقد تم الاعتراف بها بجائزة نوبل لعام 2026 في علم وظائف الأعضاء أو الطب. لقد غيرت هذه التقنية الطريقة التي يدرس بها علماء الأعصاب الدماغ، حيث قدمت لهم طريقة لاختبار السبب والنتيجة.

الفائزون هم كارل ديسيروث من جامعة ستانفورد في كاليفورنيا، وبيتر هيجمان من جامعة هومبولت في برلين، وجورج ناجل من جامعة فورتسبورج في ألمانيا. ويتقاسمان الجائزة البالغة 12 مليون كرونة سويدية (1.2 مليون دولار أمريكي).

يقول بير سفينينغسون، رئيس لجنة نوبل لعلم وظائف الأعضاء أو الطب، في بيان صحفي للإعلان عن الجائزة: “يوفر علم البصريات الوراثي فرصًا لرسم خرائط الدماغ بطريقة لم نكن نحلم بها إلا في السابق”.

استعادة الرؤية باستخدام علم البصريات الوراثي

التبديل الذي حلم به علماء الأعصاب

هدف علماء الأعصاب هو كشف الأدوار العديدة للدماغ: كيف يتحكم في المشاعر والسلوكيات ووظائف الجسم. لفهم كيفية عمل الدماغ وكيف تتوسط خلاياه في السلوكيات المختلفة، يحتاج العلماء إلى نهج يمكن أن يزعج النظام بدقة عالية.

من خلال العمل معًا في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين في معهد ماكس بلانك للكيمياء الحيوية بألمانيا في مارتينسريد، اكتشف هيجمان وناجل بروتينًا حساسًا للضوء في الطحالب. كلاميدوموناس رينهارتيتسمى قناة رودوبسين^1,2. واستجابة للضوء الأزرق، يفتح البروتين للسماح للجزيئات المشحونة بالتدفق إلى الخلايا، مما يخلق شحنة كهربائية صغيرة.

في عمل لاحق، قام ديسيروث وزملاؤه بإدخال الجين الذي يشفر قناة رودوبسين في الخلايا العصبية للقوارض، ووجدوا أنه يمكن أن يتسبب في تحفيز الخلايا والتواصل مع الخلايا العصبية الأخرى. وسرعان ما أصبحت هذه التقنية – وهي عبارة عن “مفتاح” يتم التحكم فيه بالضوء، مما سمح لعلماء الأعصاب بتغيير أنواع معينة من الخلايا في الجهاز العصبي – تُعرف باسم علم البصريات الوراثي.

أحدث علم البصريات الوراثي ثورة في علم الأعصاب لأنه سمح للباحثين بالتحكم بدقة في نشاط الخلايا العصبية الفردية ودوائر الدماغ، لدراسة التأثيرات النهائية على السلوك.

يقول روي كوستا، عالم الأعصاب ورئيس معهد ألين في سياتل بواشنطن، إن عمل الفائزين بالجائزة “غيَّر بشكل جذري الطريقة التي ندير بها علم الأعصاب”، كما أثر على مجالات أبعد بكثير من علم الأحياء، وفتح إمكانيات علاجية جديدة. يقول كوستا: “التقيت بكارل لأول مرة منذ 23 عامًا، وكان يفكر بعمق بالفعل في كيفية التحكم في نشاط خلايا عصبية معينة لفهم السلوك وتغييره. وكان التزام كارل، ليس فقط بالاكتشاف، بل أيضًا بمشاركة الأدوات والكواشف على نطاق واسع، بمثابة تحول جذري”.

كيف تفوز بجائزة نوبل: أي نوع من العلماء يحصد الميداليات؟

أدى اكتشاف وتطبيق تشانيل رودوبسين إلى “مجموعة أدوات بصرية وراثية” متنوعة تسمح للعلماء في مختلف المجالات بتسخير النشاط الخلوي بالضوء.

ساعدت الرؤى التي قدمتها أدوات علم البصريات الوراثي الباحثين على فهم وظائف المخ بشكل أفضل في الصحة والأمراض بما في ذلك الاكتئاب والفصام والزهايمر. هناك أيضًا جهود لتطبيق علم البصريات الوراثي بشكل مباشر لعلاج أحد أشكال العمى.

إضاءة الدماغ

يقول ألكسندر جوتشالك، عالم الأعصاب بجامعة جوته في فرانكفورت بألمانيا، إن علم البصريات الوراثي كان له تأثير كبير على العلوم الأساسية. يقول جوتشالك: “إنها طريقة سهلة ودقيقة جدًا لتحديد الخلايا التي يجب أن تصبح مستجيبة”. “لقد توقع الكثير من الأشخاص في هذا المجال (هذا) لعدة جولات من جوائز نوبل بالفعل، لكن الأمر استغرق حتى الآن”.

واحدة من أكثر السبل الواعدة لعلم البصريات الوراثي في ​​​​المرض هي فقدان البصر. في التجارب، تم استخدامه ل استعادة الرؤية جزئيًا لدى الأشخاص مع مرض وراثي يسمى التهاب الشبكية الصباغي، والذي يسبب الموت التدريجي للخلايا الحساسة للضوء في شبكية العين. تجري أربع شركات للتكنولوجيا الحيوية تجارب مستمرة لتقنيات علم البصريات الوراثي لعلاج التهاب الشبكية الصباغي. وتسعى إحدى الشركات، وهي شركة Nanscope Therapeutics في دالاس بولاية تكساس، إلى الحصول على موافقة إدارة الغذاء والدواء الأمريكية على نهجها.

تقول سيرافين فيجنر، الباحثة في جامعة مونستر في ألمانيا: “إن التطبيقات الطبية أصبحت في متناول اليد بالفعل”. وبالإضافة إلى تطبيقات فقدان البصر، يعمل الباحثون أيضًا على استعادة السمع وتطوير الغرسات. هناك تطبيقات أخرى تغريك: “تخيل لو تمكنت من السيطرة على مرض السكري بالضوء، فإن ذلك من شأنه أن يؤدي إلى إطلاق الأنسولين بدلاً من وخز إصبعك”، كما يقول فيجنر. “ما آمل حقًا أن يحققه هذا المجال هو: إذا تمكنا من التحكم في أي وظيفة في الخلية بالضوء.”