نوبل پزشکی و یا فیزیولوژی 2026/ نمونه ای شاخص از یکپارچگی دانش علوم پایه و فناوری های نوین زیست پزشکی

به گزارش روابط عمومی و اطلاع‌رسانی فرهنگستان علوم، یادداشت دکتر علی فرازمند عضو وابسته شاخه زیست شناسی گروه علوم ‏پایه فرهنگستان علوم به شرح زیر است:‏

جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی سال ۲۰۲۶ به قلمرو  ‏Optogenetics ‎‏ (نورزایشی) رسید،  روشی در بررسی چگونگی شکل‌گیری ‏خاطرات، احساسات و رفتارها توسط سلول‌های عصبی در مغز زنده. برندگان  پیتر هگمان‎ (Peter Hegemann) ‎و گئورگ ناگل‎ ‎‎(Georg Nagel) ‎‏ به پاس کشف ‏‎ ‎پروتئین شگفت‌انگیزی به نام کانال‌رودوپسین‎ (channelrhodopsin) ‎‏ در یک جلبک ‏تک‌سلولی  و کارل دایسروت‎ (Karl Deisseroth) ‎که با استفاده از نور از این پروتئین به عنوان کلیدی برای کنترل سلول‌های ‏عصبی سود جُست. این سه پایه‌گذار عصر جدیدی در علوم اعصاب به حساب می آیند‎.‎‏ چگونگی مدیریت احساسات، رفتارها و ‏عملکردهای بدن توسط مغز، مدت‌ها معمایی حل‌نشده می نمود. در قرن بیستم، پژوهشگران به دنبال آن بودند که نواحی مغز بر ‏کدام عملکردها تأثیر می‌گذارند، اما تصویری که آن‌ها از مغز ترسیم کرده بودند، شبیه به نقشه‌ای اولیه و ناقص بود چرا که ‏روش‌های مورد استفاده آن‌ها امکان اثبات روابط علی (علت و معلولی) را نداشت.‏

یافته بنیادی پیتر هگمان  ، کشف یک پروتئین از جلبک سبز کلامیدوموناس رینهادری ( یکی از ارگانیسم های مدل در مطالعات ‏زیست شناسی) بود که جلبک را قادر می سازد به سمت نور حرکت کند. او  در اوایل دهه آخر سده بیستم دریافت که  جلبک ‏کلامیدوموناس با استفاده از لکه چشمی خود نور را تشخیص می‌دهد. هنگامی که شدت نور کافی باشد، جلبک به سمت منبع نور ‏شنا می‌کند. هگمان لکه چشمی جلبک را مورد مطالعه قرار داد. او با استفاده از الکترودهای کوچک، سیگنال‌های الکتریکی ایجاد ‏شده در کلامیدوموناس هنگام روشن شدن لکه چشمی را اندازه‌گیری کرد. جلبک‌ها به طرز باورنکردنی سریع واکنش نشان دادند. ‏تنها نیم میلی‌ثانیه پس از رسیدن نور به لکه چشمی، یک ضربه الکتریکی رخ داد.  در مقایسه با سایر سیستم‌های بیولوژیکی که ‏محققان در آن زمان می‌شناختند، این واکنش به طرز چشمگیری سریع بود. به عنوان مثال، نوری که به چشم انسان می‌رسد، یک ‏واکنش زنجیره‌ای شیمیایی پیچیده را آغاز می‌کند که شامل مراحل مختلفی است. پروتئین نهایی در این زنجیره - یک کانال یونی ‏‏- روزنه ای را در سطح سلول تشکیل می‌دهد که از طریق آن یون‌های باردار می‌توانند جریان یابند و یک سیگنال الکتریکی ایجاد ‏کنند. کل این فرآیند حداقل 10 میلی‌ثانیه طول می‌کشد. بنابراین چگونه ممکن است پاسخ به نور در کلامیدوموناس بیش از بیست ‏برابر سریع‌تر از چشم ما باشد؟ او این فرضیه را مطرح کرد که یک کمپلکس پروتئینی واحد، هم وظیفه جذب نور را بر عهده دارد و ‏هم به عنوان یک کانال یونی عمل می‌کند. با این حال، پیشنهاد او با تردید مواجه شد. در آن زمان، پژوهشگران انواع بسیاری از ‏کانال‌های یونی را می‌شناختند، اما هیچ‌کدام از آن‌ها به تنهایی قادر به واکنش نشان دادن به نور نبودند.  چند سال بعد ک گروه از ‏محققین ژاپنی که با مطالعه ژنوم جلبک ژنهای زیادی از این ارگانیسم را شناسائی کردند به گروه هگمان اجازه داد دو ژن را کشف ‏کنندکه شباهت‌های قابل‌توجهی با ژن‌های شناخته‌شده برای پروتئین‌های جذب‌کننده نور داشتند. نهایتا گروه او و گئورگ ناگل ‏در سال 2000 این پروتئین را دقیقا شناسائی کردند. این پروتئین در که در غشای جلبک جای دارد با ویژگیهای منحصر به فرد بر ‏اثر تابش نور کانالی را در درون خود باز می کند که به یونهای باردار اجازه می دهد به درون سلول جریان یافته و تکانه یا پالس ‏الکتریک ایجاد می کنند. آنها در یافتند که صرف نظر از نوع سلولی که این پروتئین در آن قرار می گیرد آن سلول ها به نور حساس ‏می شدند.  ‏

محقق سوم برنده جایزه نوبل،کارل دایسروت،  ژن رمزگذار این پروتئین را به سلول‌های عصبی جوندگان وارد کرد، و  با تاباندن نور ‏آبی به این سلول‌ها، توانست یک سیگنال عصبی ایجاد کند. او این دستاورد فنی بزرگ را در سال ۲۰۰۵ منتشر کرد. دو سال بعد، او ‏و همکارانش  موفق شدند این کلیدِ نوریِ کنترل‌کننده‌ی سلول‌های عصبی را در مغز موش‌های زنده نیز به کار گیرند‎.‎‏ آنها دریافتند ‏که این کار باعث فعال شدن سلول‌ها و برقراری ارتباط آن‌ها با سایر نورون‌ها می‌شود. این فناوری، که نوعی «کلید» کنترل‌شونده با ‏نور بود ه، به دانشمندان علوم اعصاب اجازه می‌داد با استفاده از روش‌های ژنتیکی، انواع خاصی از سلول‌ها را در مدارهای عصبی ‏مغزهای زنده تغییر دهند، با نام «اپتوژنتیک» شناخته می شود که انقلابی در علوم اعصاب پدید آورد. پژوهشگران با بهره‌گیری از ‏اپتوژنتیک توانسته‌اند مدارهای عصبیِ مسئولِ خاطرات، احساسات و رفتارهای خاصی را که با اختلالات عصبی و روان‌پزشکی مرتبط ‏هستند، شناسایی کنند. در پزشکی بالینی نیز محققان در تلاش‌اند تا با استفاده از این روش، بینایی را به افراد دارای اختلال بینایی ‏بازگردانند.‏

دایسروت می گوید: «ما از نور برای روشن یا خاموش کردن سلول‌های منفرد، یا حتی انواع خاصی از سلول‌ها و یا اتصالات میان ‏بخش‌های مختلف مغز استفاده می‌کنیم. ما می‌توانیم این موارد را با دقتِ در حد میلی‌ثانیه و به‌صورت هم‌زمان (در لحظه) — حین ‏بروز رفتار یا فعالیت‌های شناختی، فعال یا غیرفعال کنیم؛ این کار به ما امکان می‌دهد تا دریابیم چه چیزی واقعاً برای عملکرد مغز ‏اهمیت دارد و نقشه‌برداری دقیق از عملکردها و اختلالات عملکردی را آغاز کنیم.‏

کشف و به‌کارگیری «کانال‌رودوپسین" مجموعه‌ای متنوع از ابزارهای «اپتوژنتیک»  را به دست داده است که امکان هدایت و مهار ا ‏فعالیت سلولی را فراهم می سازند. الکساندر گوتشالک، عصب‌شناس دانشگاه گوته فرانکفورت در آلمان، می‌گوید که اپتوژنتیک تأثیر ‏شگرفی بر علوم پایه داشته است. او می‌گوید: «این روشی بسیار ساده و در عین حال دقیق برای تعیین این است که کدام سلول‌ها ‏باید واکنش‌پذیر شوند. بسیاری از فعالان این حوزه، چندین دوره پیش از این انتظار داشتند که این جایزه اهدا شود، اما تحقق آن تا ‏امروز به طول انجامید.» گوتشالک با هر سه برنده همکاری داشته، اما «ناگل» را بهتر از دیگران می‌شناسد. او می‌گوید: «او فردی ‏فروتن و بی‌ادعا است. واقعاً خوشحالم که او امروز این جایزه را دریافت کرد؛ او حقیقتاً شایسته آن است.»‏

پژوهشگران اکنون با استفاده از نور می‌توانند مدارهای عصبی خاصی را در مغز فعال یا غیرفعال کنند. آن‌ها می‌توانند خاطرات را ‏زنده کنند، احساسات پدید آورند، رفتارها را هدایت کنند و انواع نورون‌های درگیر در اختلالات گوناگون روانی و عصبی را مطالعه ‏نمایند. اپتوژنتیک در حال دگرگون‌سازی بنیادین درک ما از مغز است. این فناوری همچنین بینش‌های مهمی درباره نحوه تعامل ‏دستگاه عصبی با سلول‌های مختلف در سایر نقاط بدن، مانند قلب و روده، فراهم کرده است. بینش‌های حاصل از ابزارهای ‏اپتوژنتیک به پژوهشگران کمک کرده است تا عملکرد سالم مغز و همچنین شرایطی نظیر افسردگی، اسکیزوفرنی، پارکینسون و ‏آلزایمر را بهتر درک کنند.‏‎  ‎آنچه از جایزه نوبل 2026 بسیار آموزنده است، دریافتن نقش علوم پایه و یافته های بنیادی و ‏همگرائی این کشفیات با تکنولوژی های نوین در کاربردهای مهیج زیستی- پزشکی است.‏

کارل دایس‌راث (‏Karl Deisseroth‏)‏

متولد ۱۹۷۱. استاد مهندسی زیستی و روان‌پزشکی و علوم رفتاری در مؤسسه پزشکی هاوارد هیوز و دانشگاه استنفورد، ایالات ‏متحده.‏

پیتر هگمان‎(Peter Hegemann) ‎‏ ‏

متولد ۱۹۵۴. استاد ارشد علوم اعصاب (کرسی هِرتی) در دانشگاه هومبولت برلین، آلمان. ‏

گئورگ ناگل‎ (Georg Nagel) ‎

متولد ۱۹۵۳.. استاد فیزیولوژی مولکولی گیاهی دانشگاه وورتسبورگ، آلمان. ‏

• NEWS‏ ‏Nature, 05 October 2026 ‎

• MLA style: Popular information. NobelPrize.org. Nobel Prize Outreach 2026. Tue. 6 Oct ‎‎2026. <https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2026/popular-information/>‎