Optogenetics तंत्रज्ञानाच्या पायाभरणीसाठी तिघांचा गौरव; प्रकाशाच्या मदतीने जिवंत मेंदूतील विशिष्ट न्यूरॉन्स सक्रिय किंवा निष्क्रिय करण्याचा मार्ग खुला
२०२६ सालचा शरीरक्रियाशास्त्र किंवा वैद्यकशास्त्रातील नोबेल पुरस्कार Karl Deisseroth, Peter Hegemann आणि Georg Nagel यांना संयुक्तपणे जाहीर करण्यात आला आहे. “Light-gated ion channels आणि optogenetics संदर्भातील शोधांसाठी” तिघांना हा सन्मान देण्यात आला. त्यांच्या संशोधनामुळे प्रकाशाचा वापर करून चेतापेशींच्या हालचाली नियंत्रित करण्याची नवी पद्धत विकसित झाली.
Karolinska Institutetमधील Nobel Assemblyने या संशोधनामुळे न्यूरोसायन्सच्या नव्या युगाचा पाया घातला, असे म्हटले आहे. या तंत्रज्ञानाच्या मदतीने जिवंत मेंदूमधील विशिष्ट चेतापेशी प्रकाशाच्या माध्यमातून सक्रिय किंवा निष्क्रिय करता येतात. त्यामुळे आठवणी, भावना आणि वर्तन नियंत्रित करणाऱ्या न्यूरल सर्किट्सचा अभ्यास अधिक अचूकपणे करणे शक्य झाले आहे.
एकपेशीय शैवालापासून सुरू झाला शोध
Peter Hegemann आणि Georg Nagel यांनी Chlamydomonas या एकपेशीय शैवालामध्ये आढळणाऱ्या Channelrhodopsin-1 आणि Channelrhodopsin-2 या प्रकाशसंवेदनशील प्रथिनांचा शोध लावला. प्रकाश जाणवण्याची या शैवालाची क्षमता नेमकी कशी कार्य करते, याचा अभ्यास करताना त्यांना हे महत्त्वाचे प्रथिन सापडले.
निळ्या प्रकाशाच्या संपर्कात आल्यानंतर Channelrhodopsin पेशीच्या झिल्लीतील एक मार्ग खुला करते. त्यातून धनभारित आयन पेशीमध्ये प्रवेश करतात आणि परिणामी विद्युत संकेत तयार होतो.
Hegemann आणि Nagel यांनी या प्रथिनांची क्षमता इतर पेशींमध्येही तपासली. शैवालातील संबंधित जनुके बेडकाच्या अंडपेशींमध्ये दाखल करून त्यांनी या पेशींनाही प्रकाशाला प्रतिसाद देण्यास सक्षम केले. प्रकाशाचे रूपांतर विद्युत संकेतामध्ये करता येते, हे सिद्ध करणारा हा प्रयोग पुढील संशोधनासाठी निर्णायक ठरला.
BREAKING NEWS The 2026 #NobelPrize in Physiology or Medicine has been awarded to Karl Deisseroth, Peter Hegemann and Georg Nagel “for their discoveries concerning light-gated ion channels and optogenetics.” https://t.co/pkDDEBWtkz
— The Nobel Prize (@NobelPrize) October 5, 2026
Deisseroth यांनी शोधाला न्यूरोसायन्सचे साधन बनवले
यानंतर Karl Deisseroth यांनी या मूलभूत शोधाला चेतापेशींवर नियंत्रण ठेवण्यासाठी वापरता येईल अशा तंत्रज्ञानात रूपांतरित केले. २००५ मध्ये त्यांच्या संशोधन पथकाने प्रयोगशाळेत वाढवलेल्या उंदरांच्या चेतापेशींमध्ये Channelrhodopsin-2चे जनुक दाखल केले.
या पेशींवर निळा प्रकाश टाकल्यानंतर त्यांच्यामध्ये चेतासंकेत निर्माण झाल्याचे आढळले. त्यानंतर २००७ मध्ये Deisseroth आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी हे तंत्र जिवंत उंदरांच्या मेंदूमधील चेतापेशींवरही वापरून दाखवले.
याच पद्धतीला पुढे Optogenetics असे नाव मिळाले. आज हे तंत्र न्यूरोसायन्समधील महत्त्वाचे संशोधन साधन बनले आहे.
Peter Hegemann and Georg Nagel – awarded the 2026 medicine prize – discovered a remarkable protein, channelrhodopsin, in a single-celled alga. Hegemann wondered how Chlamydomonas, a single-celled alga, is able to swim towards a light source. In the early 2000s, he and Georg Nagel discovered channelrhodopsin, an algal protein with unique properties, found on the surface of the cell. When it is illuminated by blue light, a channel opens through the protein. Charged ions then flow into the cell, creating an electrical impulse. They found that regardless of which cell they put the protein in, those cells became light sensitive. #NobelPrize
— The Nobel Prize (@NobelPrize) October 5, 2026
आठवणी, भावना आणि वर्तनाचा अभ्यास अधिक अचूक
Optogeneticsच्या माध्यमातून संशोधकांनी वेदना, सामाजिक वर्तन, तहान, अन्न सेवन, बक्षीसाची भावना आणि लक्ष केंद्रित करण्याशी संबंधित न्यूरल सर्किट्सचा अभ्यास केला आहे. न्यूरोलॉजिकल आणि मानसिक आजारांच्या अभ्यासासाठीही या तंत्रज्ञानाचा वापर केला जात आहे.
Nobel Committee for Physiology or Medicineचे अध्यक्ष Per Svenningsson यांच्या मते, Optogeneticsमुळे मेंदूचा नकाशा तयार करण्याच्या अशा शक्यता निर्माण झाल्या आहेत, ज्याची पूर्वी केवळ कल्पना करता येत होती.
या संशोधनामुळे वैद्यकीय क्षेत्रातही काही संभाव्य उपयोगांचा मार्ग खुला झाला आहे. गंभीर दृष्टीदोष असलेल्या व्यक्तींमध्ये दृष्टी पुनर्स्थापित करण्यासाठी Optogeneticsवर आधारित पद्धतींचा अभ्यास सुरू आहे. याशिवाय Cochlear Implants अधिक अचूकपणे कार्य करण्यासाठीही या तंत्रज्ञानाचा वापर करता येईल का, यावर संशोधन सुरू आहे.
Karl Deisseroth कोण आहेत?
Karl Deisseroth यांचा जन्म १९७१ मध्ये अमेरिकेतील Boston येथे झाला. ते Howard Hughes Medical Institute आणि Stanford Universityशी संबंधित आहेत. Stanford Universityमध्ये ते DH Chen Professor असून Bioengineering तसेच Psychiatry and Behavioral Sciencesचे प्राध्यापक आहेत.
Deisseroth यांनी १९९८ मध्ये Stanford Universityमधून PhD आणि २००० मध्ये MD पदवी मिळवली. जिवंत मेंदूमधील विशिष्ट चेतापेशी आणि न्यूरल सर्किट्स कशा पद्धतीने कार्य करतात, हे समजून घेण्यासाठी आवश्यक साधने विकसित करण्यावर त्यांच्या संशोधनाचा भर राहिला आहे.
Peter Hegemann यांचे योगदान
Peter Hegemann यांचा जन्म १९५४ मध्ये जर्मनीतील Münster येथे झाला. ते Humboldt University of Berlinमध्ये Hertie Senior Professor of Neuroscience आहेत. त्यांनी १९८४ मध्ये Martinsried येथील Max Planck Institute for Biochemistryमधून PhD मिळवली.
Chlamydomonas या एकपेशीय शैवालाला प्रकाशाची जाणीव कशी होते, या प्रश्नातून Hegemann यांच्या संशोधनाला सुरुवात झाली. Georg Nagel यांच्या सहकार्याने त्यांनी Channelrhodopsinच्या माध्यमातून पेशींना थेट प्रकाशासाठी संवेदनशील बनवता येते, हे दाखवून दिले.
Georg Nagel यांची भूमिका
Georg Nagel यांचा जन्म १९५३ मध्ये जर्मनीतील Weingarten येथे झाला. ते University of Würzburgच्या Molecular Plant Physiology विभागात प्राध्यापक आहेत. त्यांनी १९८८ मध्ये University of Frankfurtमधून PhD मिळवली.
Channelrhodopsin हे प्रकाशाच्या नियंत्रणाखाली कार्य करणारे आयन चॅनेल असल्याचे सिद्ध करण्यामध्ये Nagel यांचा महत्त्वाचा वाटा आहे. Hegemann यांच्यासोबत त्यांनी शैवालातील जनुके बेडकाच्या अंडपेशींमध्ये दाखल केली आणि त्या प्रथिनांमुळे प्रकाशाचे विद्युत संकेतामध्ये रूपांतर होऊ शकते, हे सिद्ध केले. याच संशोधनाने पुढे Optogenetics विकसित होण्यासाठी आवश्यक वैज्ञानिक आधार तयार केला.
