Çmimi Nobel për Fiziologji ose Mjekësi i vitit 2026 iu dha shkencëtarit amerikan Karl Deisseroth dhe dy kolegëve të tij gjermanë, Peter Hegemann dhe Georg Nagel. Ndërsa emrat e shkencëtarëve ishin të panjohur më parë për publikun e gjerë, shpikja që u dha atyre çmimin ka qenë prej kohësh e njohur. Quhet optogjenetikë – një teknologji për kontrollin e neuroneve duke përdorur dritën. Deisseroth e shpiku termin në vitin 2006 në një nga rishikimet e para të eksperimenteve të tij dhe punës së kolegëve të tij. Pra, Komiteti i Nobelit vendosi jo vetëm të nderonte shpikësit, por edhe të festonte përvjetorin e njëzetë të vetë fushës – një fushë e fuqishme dhe elegante që ende ruan sharmin e saj futurist.
Së pari, një kontekst i rëndësishëm: çfarë do të thoshte Frojdi për Çmimin Nobel 2026?
Vështirësia kryesore në diskutimin e optogjenetikës nuk qëndron as në shpjegimin se si funksionon e gjitha: çfarë janë kanalordopsinat (mos u shqetësoni, do t’i shpjegojmë të gjitha më poshtë), çfarë implantohet ku, cilat konstrukte gjenetike përdoren dhe pse është e gjitha e nevojshme. Kjo është në fakt mjaft e drejtpërdrejtë. Gjëja më e vështirë është të përçosh ndjesinë se sa të çuditshme dhe madje sureale janë rezultatet që ka dhënë kjo fushë. Dhe gjithashtu, sa përparim ka bërë neuroshkenca, nëse e shikon nga një distancë. Vetëm një perspektivë historike dhe krahasime me fusha të tjera – për shembull, fizikën – mund të ndihmojnë.
Një shekull para shpikjes së optogjenetikës, rreth vitit 1905, u botua teoria speciale e relativitetit e Ajnshtajnit dhe disa vjet para kësaj, Pierre dhe Marie Curie morën Çmimin Nobel për radioaktivitetin e tyre të zbuluar rishtazi. Të dyja ishin vepra themelore që ndryshuan rrënjësisht fizikën e shekullit të 20-të. Natyrisht, këto ishin përparime të mëdha. Por nuk është sikur fizika si shkencë nuk ekzistonte para tyre. Ajo ekzistonte dhe ishte mjaft e suksesshme, madje duke qenë prej kohësh pjesë e jetës së përditshme dhe ekonomisë. Thjesht ligjet që përshkruante fizika vepronin në një shkallë të përpjesëtueshme me njerëzimin. Ato nuk u thelluan në ndërlikimet e sjelljes së bërthamave atomike dhe, anasjelltas, nuk shpjeguan ligjet e lëvizjes galaktike dhe origjinën e universit.
Cila ishte gjendja e shkencës së trurit në vitin 1905? Dy ngjarje të tjera ofrojnë informacion: botimi i librit të Sigmund Freud mbi ëndrrat, të pavetëdijshmen dhe teorinë e humorit, si dhe botimi i atlasit histologjik të Santiago Ramón y Cajal (ai mori Çmimin Nobel në vitin 1906, megjithëse zbulimet e tij kryesore ishin bërë që nga viti 1888). E para ishte një përpjekje e sinqertë dhe, për aq sa ishte e mundur, shkencore për të kuptuar thelbin e jetës mendore njerëzore përmes idit, egos, superegos dhe koncepteve të tjera të paprekshme që Freud kishte zhvilluar në biseda me pacientët. E dyta shprehte idenë revolucionare, për kohën e saj, se sistemi nervor me sa duket përbëhet nga qeliza nervore individuale, dhe jo, siç besohej më parë, një protoplazmë pa formë fibrash, diçka si miceli i kërpudhave.
Nga kjo perspektivë – domethënë, përmes syve të Frojdit ose Cajal – është më mirë të shohim eksperimentet moderne optogjenetike. Për shembull, ai i vitit 2013, në të cilin minjve iu implantua me sukses një kujtesë artificiale : fjalë për fjalë me shtypjen e një butoni, ata u detyruan të kujtonin diçka që nuk ndodhi kurrë. Ose, anasjelltas, eksperimenti në të cilin minjtë u detyruan të kujtonin diçka të këndshme që dikur e kishin përjetuar, por e kishin harruar plotësisht, pasi kishin rënë në depresion për shkak të stresit. Dhe po aq lehtë – me shtypjen e një butoni dhe në çdo moment të përshtatshëm (siç rezulton, kujtime të tilla mund të shërohen – të paktën tek minjtë).
Është gjithashtu interesante të spekulohet se çfarë do të kishin thënë Freud dhe Cajal për eksperimentin në të cilin laureati aktual i Çmimit Nobel Karl Deisseroth arriti të gjente, midis miliarda neuroneve në trurin e një miu, pikërisht 20 që ruanin kujtesën e një imazhi vizual shumë të thjeshtë dhe specifik – vija vertikale në një ekran kompjuteri. Dhe jo vetëm të gjente këto qeliza specifike në një mi specifik, por edhe të provonte se ato janë bartëset e kësaj kujtese dhe se aktiviteti i tyre bën që kafshët ta ripërjetojnë këtë imazh vizual – përsëri, me shtypjen e një butoni. Çfarë do të thoshte autori i termit “It” nëse do ta shihte këtë me sytë e tij, dhe a do ta merrte menjëherë në konsideratë rikualifikimin nga psikiatër në kimist?
Ky eksperiment mendor nuk tregon se shkencëtarët dikur ishin shumë naivë dhe tani janë bërë gjithnjë e më të mençur. Është thjesht se korniza konceptuale e shkencës diktohet gjithmonë nga metodat në dispozicion të shkencëtarëve në kohën e tyre – dhe askush nuk mund t’i kapërcejë këto kufizime. Pikërisht kjo është arsyeja pse shpikja e metodave thelbësisht të reja kërkimore është nxitësi kryesor i progresit shkencor. Si Deisseroth ashtu edhe Freud mund të kenë pasur qëllime të ngjashme thelbësore – për shembull, të kuptojnë se si dhe pse lindin kujtimet. Por për t’iu qasur kësaj detyre, Freud nuk kishte asgjë tjetër përveç fjalëve, ndërsa Deisseroth dhe kolegët e tij kishin fibra optike, viruse për modifikim gjenetik dhe kanalordopsina nga algat e gjelbra. Kjo u bë çelësi për zgjidhjen e problemit.
Tani le të shpjegojmë se cili është zbulimi i fituesve të Çmimit Nobel për vitin 2026.
Minjtë grabitqarë dhe një pacient që rifitoi shikimin: si funksionon optogjenetika dhe çfarë progresi ka ndihmuar të arrihet
Thelbi i shpikjes mund të shpjegohet shkurt dhe thjesht: shkencëtarët kanë mësuar të aktivizojnë në mënyrë selektive dhe shumë të shpejtë neuronet në trurin e paprekur direkt te kafshët e gjalla që lëvizin lirisht. Peter Hagemann dhe Georg Nagel ishin, përafërsisht, përgjegjës për vetë çelësat, ndërsa Karl Deisseroth demonstroi se si mund të funksiononte në një eksperiment te minjtë, duke përdorur fibra optike të lidhura me një lazer dhe që çonin në tru.
Vendosja e një çelësi neuronal të kontrolluar nga distanca në tru ka qenë një ëndërr e neuroshkencëtarëve që të paktën nga vitet 1970. Që në vitin 1979, Francis Crick, një nga zbuluesit e strukturës me dy fije të ADN-së, i cili e kishte zhvendosur fokusin e tij në kërkimin e trurit, bëri thirrje për metoda që do të lejonin “aktivizimin e të gjitha neuroneve të një lloji, duke i lënë të tjerët relativisht të paprekur”. Edhe atëherë, ai e konsideronte dritën, në vend të impulseve elektrike ose kimike, si çelësin ideal të aktivitetit.
Siç doli, Crick kishte plotësisht të drejtë. Fatkeqësisht, ai nuk jetoi për të parë idenë e tij të zbatohej në të vërtetë – ai vdiq në korrik 2004, dhe tashmë në gusht 2005, një punim u botua në Nature , i bashkautorëzuar nga dy laureatë aktualë (Nagel dhe Deisseroth). Ai përshkruante një eksperiment në të cilin studiuesit kontrolluan drejtpërdrejt aktivizimin e neuroneve për herë të parë duke i rrezatuar ato me dritë.
Paralajmërimi në lidhje me “drejtpërdrejt” është i rëndësishëm, pasi përdorimi formal i dritës për të aktivizuar neuronet ishte demonstruar shumë kohë më parë (dhe madje edhe para punimit të lartpërmendur të Crick). Megjithatë, kjo bëhej gjithmonë në mënyrë indirekte – nëpërmjet përdorimit të një substance të jashtme të ndjeshme ndaj dritës – dhe ishte jashtëzakonisht joefektive.
Për shembull, neuronet mund të aktivizohen me komandë duke përdorur një derivat të veçantë të ATP-së , i cili, kur ekspozohet ndaj dritës ultravjollcë, çliron trifosfat , duke shkaktuar receptorë specifikë. Kjo në fund të fundit (me një vonesë të konsiderueshme) çon në ngacmimin e neuroneve të dëshiruara. Eksperimentet mbi mizat e frutave duke përdorur një sistem kaq kompleks u kryen në vitet 2004-2005, por tani janë praktikisht të harruara – të paktën, askush nuk e përdor më këtë metodë.
Në fakt, rishikimi i përgatitur nga Komiteti i Nobelit për çmimin e këtij viti përshkruan sisteme të shumta të ngjashme që i paraprinë optogjenetikës moderne dhe replikuan disa nga elementët e saj, por që kurrë nuk fituan pranim të gjerë. Kjo tregon edhe një herë se vetëm në retrospektivë mund të krijohet përshtypja se historia e një zbulimi të madh vazhdon gjithmonë nga një eksperiment i suksesshëm në tjetrin. Në realitet, shkencëtarët duhet të eksplorojnë një larmi të gjerë zgjidhjesh, asnjëra prej të cilave nuk është e garantuar të jetë e suksesshme. Dhe konkurrenca për një qëllim të dukshëm (për shembull, kontrollimi i neuroneve me dritë) është shpesh aq intensive sa parashikimi i një fituesi është krejtësisht i pamundur.
Ajo që përfundimisht u bë optogjenetika moderne, doli të ishte një teknologji e bazuar në proteina shumë të veçanta – kanalordopsinat. Këto janë proteina kanali transmembranore që mund të kalojnë jone të ndryshme dhe aktivizohen nga drita blu (megjithëse tani ekzistojnë shumë variacione me ndjeshmëri të ndryshme).
Burimi i këtyre proteinave është alga e gjelbër njëqelizore Chlamydomonas, e njohur për të gjithë që nga klasa e biologjisë në klasën e gjashtë. Ashtu si çdo algë që respekton veten, Chlamydomonas jo vetëm që ka kloroplaste dhe përdor dritën për fotosintezën, por gjithashtu e kërkon në mënyrë aktive këtë dritë. Kjo për shkak të faktit se ajo ka një organ të veçantë (të quajtur një pikë e syrit fotosensitive) që përmban të njëjtat kanalordopsina.
Biofizikanët e Universitetit Shtetëror të Moskës, Oleg Sineshchekov, Felix Litvin dhe laureati aktual Peter Hegeman, studiuan në mënyrë aktive funksionimin e këtij organi të pazakontë të kësaj alge të thjeshtë në fund të viteve 1990 dhe fillim të viteve 2000. Ata zbuluan se shpejtësia me të cilën vepron njolla e syrit (ose, nëse do, shpejtësia me të cilën Chlamydomonas sheh botën) është krejtësisht e ndryshme nga ajo që mund të pritet.Ndryshe nga Chlamydomonas, rodopsinat e arkeobaktereve ishin proteina analoge – pompa jonike – ato gjithashtu ndryshuan potencialin e tyre elektrik në përgjigje të dritës, por e bënë këtë relativisht ngadalë. Rodopsinat e Chlamydomonas, nga ana tjetër, ishin dukshëm më të shpejta, për shkak të faktit se ato nuk pomponin në mënyrë aktive jonet përmes membranës, por i lejonin ato të rrjedhin në mënyrë pasive përgjatë një gradienti përqendrimi. Me fjalë të tjera, ato në thelb funksiononin në të njëjtën mënyrë si kanalet kryesore jonike elektrosensitive të neuroneve. Në disa mënyra, struktura e tyre ishte shumë më e thjeshtë, por kjo është pikërisht ajo që i bëri të mundur transferimin e tyre në neurone dhe përdorimin në optogjenetikë.
Përveç shpejtësisë, atributi i dytë më i rëndësishëm i kanalordopsinave doli të ishte se ato janë thjesht proteina shumë të vogla dhe kompakte. Kjo i lejoi Nagel t’i paketonte ato në një konstruksion gjenetik të bazuar në një virus të adeno-shoqëruar – një vektor klasik i përdorur në shumë vaksina.
Një vektor, plus një gjen kanalordopsine, plus një fibër optike e dërguar direkt në tru, plus një substancë e veçantë që lejon bllokimin e aktivitetit të gjenit deri në orën e caktuar – ky është kompleti bazë që formon bazën e çdo eksperimenti optogjenetik. Pasi e morën këtë komplet rreth vitit 2005, neuroshkencëtarët më në fund ishin në gjendje të fillonin të testonin të kuptuarit e tyre jo vetëm të bartësve fizikë të kujtesës në tru – engramet – por edhe të aspekteve të ndryshme të funksionimit të tij.
Sigurisht, dikush mund të kujtojë edhe punën me makakët për të krijuar një ndjesi familjariteti . Vetë ndjesinë – pavarësisht se çfarë kishte hasur kafsha, ose nëse kishte hasur ndonjëherë ndonjë gjë. Apo eksperimentin në të cilin minjtë, natyrisht vegjetarianë, u transformuan papritmas në grabitqarë . Apo eksperimentin në të cilin minjtë e shurdhër u mësuan të dëgjonin tinguj .
Por le të përfundojmë me një shembull shumë të thjeshtë dhe realist. Në vitin 2021, teknikat optogjenetike ia rikthyen pjesërisht shikimin një burri pas 40 vitesh verbëri. Kjo u arrit duke përdorur të njëjtën metodë – duke injektuar një virus me një konstrukt gjenetik që bëri që neuronet e retinës (jo vetë shufrat dhe konet, por neuronet me të cilat janë të lidhura) të sintetizonin kanalrodopsina. Komplikacioni i vetëm ishin syzet speciale që e përkthenin imazhin në një seri pulsesh drite në retinë, duke lejuar dallimin e objekteve të kundërta. Kjo, sigurisht, është larg një rikuperimi të plotë të shikimit pas një injeksioni të vetëm – por është ende një lehtësim i rëndësishëm për një person plotësisht të verbër. Hulumtimi në këtë fushë vazhdon dhe vetëm kohët e fundit, u raportuan rezultate të reja inkurajuese nga një terapi e ngjashme për këtë lloj verbërie, retinit pigmentoza, tek pacientë të tjerë.
Mjerisht, jo vetëm Francis Crick, i cili parashikoi ardhjen e optogjenetikës, por edhe një tjetër laureat i Çmimit Nobel, Susumu Tonegawa, nuk jetoi për të parë çmimin e këtij viti. Ai ishte i pari që e njohu rëndësinë e metodës së re për kërkimin e kujtesës dhe laboratori i tij kreu eksperimente kyçe mbi engramet dhe, për shembull, implantimin e kujtimeve të rreme te minjtë. Tonegawa vdiq në korrik të këtij viti në moshën 86 vjeç.
Por Edward Boyden—bashkëpunëtori i Karl Deisseroth dhe autori kryesor i punimit kryesor që udhëhoqi përdorimin e qasjes optogjenetike—do të duhet të presë për një shans tjetër. Eksperimentet e njohura tani nga Komiteti i Nobelit u kryen prej tij, dhe sipas të gjitha standardeve akademike, ai duhet të kishte qenë midis laureatëve. Megjithatë, kjo është në kundërshtim me rregullat e Komitetit të Nobelit, të cilat përcaktojnë një maksimum prej tre laureatësh. Megjithatë, Boyden është vetëm 47 vjeç, dhe ai ende ka një shans për të qenë midis ndonjë tresheje tjetër nderi.
