Der Nobelpreis für Physiologie oder Medizin 2026 wurde am 5. Oktober am Karolinska-Institut in Stockholm bekanntgegeben. Er geht zu gleichen Teilen an Karl Deisseroth von der Stanford University, Peter Hegemann von der Humboldt-Universität zu Berlin und Georg Nagel von der Universität Würzburg, für Entdeckungen zu lichtgesteuerten Ionenkanälen und zur Optogenetik. Zwei der drei Preisträger forschen damit in Deutschland.
Hinter dem Fachwort steckt eine einfache Idee: In einem lebenden Gehirn lassen sich ausgewählte Typen von Nervenzellen mit Licht ein- und ausschalten. Laut Nobelkomitee konnten Forschende so Schaltkreise aufdecken, die bestimmten Erinnerungen, Gefühlen und Verhaltensweisen zugrunde liegen.
Was ist Optogenetik?
Optogenetik bedeutet, ein lichtempfindliches Protein in eine Nervenzelle einzubauen und die Zelle dann mit Licht zu steuern. Das Protein gelangt über ein Gen in die Zelle. Weil sich dieses Gen so anlegen lässt, dass es nur in einem Zelltyp aktiv wird, bleiben die Nachbarzellen vom Licht unberührt.
Ein Bild dazu: das Gehirn als Saal mit Tausenden Lampen. Eine klassische Elektrode wirkt wie die Sicherung für eine ganze Ecke, alle Lampen dort gehen an. Optogenetik gleicht einem eigenen Schalter nur für die Lampen, um die es geht, und dieser Schalter reagiert innerhalb von Millisekunden.
Woher stammt das lichtempfindliche Protein?
Aus einer Grünalge. Die einzellige Alge Chlamydomonas orientiert sich mit Proteinen in ihrer Membran am Licht. Nagel und Hegemann beschrieben 2002 in Science und 2003 in PNAS zwei davon, Kanalrhodopsin-1 und Kanalrhodopsin-2, und zeigten, dass es Ionenkanäle sind, die sich bei Licht öffnen. Ein Ionenkanal ist eine winzige Pforte in der Zellmembran; strömen geladene Teilchen hindurch, löst das in einer Nervenzelle ein Signal aus.
2005 folgte das fehlende Glied: Deisseroths Gruppe in Stanford brachte Kanalrhodopsin-2 in Nervenzellen von Säugetieren ein und ließ sie mit Lichtpulsen auf die Millisekunde genau feuern. Die Arbeit erschien in Nature Neuroscience, Nagel war Mitautor. Wer untersucht, wie eine Alge das Licht findet, sucht kein Werkzeug für die Hirnforschung, und doch ist genau eines daraus geworden.
Was hat sie in der Gedächtnisforschung verändert?
Sie macht Ursache und Wirkung prüfbar. Bildgebung zeigt, welche Region bei einer Aufgabe aktiv ist, aber Aktivität allein beweist nicht, dass diese Region die Aufgabe erledigt. Werden die Zellen gezielt geschaltet, zeigt sich, ob sich das Verhalten ändert.
Ein oft zitiertes Beispiel stammt aus dem Labor von Susumu Tonegawa am MIT, veröffentlicht 2012 in Nature. Das Team markierte Zellen im Hippocampus, die aktiv waren, während Mäuse an einem bestimmten Ort Angst lernten. Später, in einer harmlosen Umgebung, genügte Licht auf diese Zellen, und die Tiere erstarrten, als würden sie sich an die Angst erinnern. Hintergrund dazu liefern die Texte zur Neuroplastizität und zum 10-Prozent-Mythos.
Wird Optogenetik schon zur Behandlung eingesetzt?
Bisher nur experimentell. Im bekanntesten Fall, 2021 von Sahel und Kollegen in Nature Medicine veröffentlicht, erhielt ein Mann, der durch die erbliche Netzhauterkrankung Retinitis pigmentosa erblindet war, in einem Auge ein Gen für ein lichtempfindliches Protein. Mit einer speziellen Brille, die Helligkeitsänderungen als Lichtpulse auf die Netzhaut wirft, konnte er Gegenstände auf einem Tisch finden, berühren und zählen. Ohne Brille änderte sich nichts.
Ein Patient, teilweises Sehen, ein Gerät als Voraussetzung: ein vielversprechender Anfang, noch keine Therapie. Im Gehirn sind die Hürden höher, denn in Tierversuchen gelangt das Licht meist über eine dünne Glasfaser ins Gewebe. Beim Menschen hieße das Gentransfer und Operation.
Wie lassen sich Schlagzeilen zur Optogenetik einordnen?
Nach dem Preis werden sie häufiger. Hilfreich ist ein Blick darauf, an welchem Tier und mit wie vielen Versuchstieren oder Personen gearbeitet wurde und ob das Ergebnis ein Labormesswert ist oder ein Unterschied im Alltag. Zwischen einer geschalteten Zellgruppe in der Maus und einer Behandlung beim Menschen liegen meist Jahre. Steht "bei Mäusen" im ersten Absatz, ist die Meldung deshalb nicht wertlos. Sie gehört nur in ein anderes Regal.