Nghiên cứu về quang học di truyền đoạt giải Nobel Y sinh 2026

Ba nhà khoa học Karl Deisseroth, Peter Hegemann và Georg Nagel cùng được trao giải Nobel Y Sinh 2026. Ảnh: Nobel Prize.

Lúc 11h30 giờ địa phương (16h30 giờ Hà Nội), Thomas Perlmann, Thư ký Hội đồng Nobel tại Viện Karolinska, công bố các nhà khoa học giành giải Nobel năm nay. Theo đó, Giải Nobel Y sinh 2026 được trao chung cho 3 nhà khoa học Karl Deisseroth, Peter Hegemann và Georg Nagel.

Theo Hội đồng Nobel tại Viện Karolinska, công trình của ba nhà khoa học đã mở ra một phương pháp mới giúp giới nghiên cứu quan sát và kiểm soát hoạt động của các tế bào thần kinh bằng ánh sáng. Đây được xem là bước tiến quan trọng trong việc tìm hiểu cách bộ não tạo ra ký ức, cảm xúc và hành vi.

Karl Deisseroth, sinh năm 1971 tại Boston (Mỹ) hiện công tác tại Viện Y khoa Howard Hughes và Đại học Stanford. Peter Hegemann, sinh năm 1954 tại Münster (Đức) là nhà khoa học của Đại học Humboldt Berlin. Georg Nagel, sinh năm 1953 tại Weingarten (Đức) công tác tại Đại học Würzburg.

Ba nhà khoa học được trao giải “vì những khám phá liên quan đến các kênh ion được điều khiển bằng ánh sáng và quang di truyền học”.

Ba nhà khoa học được vinh danh nhờ những khám phá về các kênh ion được điều khiển bằng ánh sáng và quang di truyền học (optogenetics).

Từ loài tảo đến "công tắc" của tế bào thần kinh

Câu chuyện dẫn đến giải Nobel năm nay bắt đầu từ một câu hỏi tưởng như rất đơn giản: Làm thế nào một loài tảo đơn bào có thể tìm đến nguồn sáng?

Peter Hegemann đặc biệt quan tâm đến Chlamydomonas, loài tảo đơn bào có khả năng di chuyển về phía ánh sáng. Đầu những năm 2000, ông cùng Georg Nagel phát hiện một loại protein đặc biệt có tên "channelrhodopsin" trên bề mặt tế bào của loài tảo này.

Khi được chiếu ánh sáng xanh, channelrhodopsin mở ra một kênh cho các ion mang điện tích đi vào tế bào, tạo ra xung điện. Các nhà khoa học cũng nhận thấy khi đưa protein này vào những loại tế bào khác, chúng trở nên nhạy cảm với ánh sáng.

Loài tảo Chlamydomonas cảm nhận ánh sáng thông qua điểm mắt, khi cường độ ánh sáng đủ mạnh, nó sẽ bơi về phía nguồn sáng. Ảnh: Nobel Prize.

Phát hiện đó gợi mở một khả năng đầy hứa hẹn: nếu có thể đưa loại protein này vào tế bào thần kinh, ánh sáng có thể được sử dụng để bật hoặc tắt hoạt động của chúng.

Karl Deisseroth đã biến ý tưởng này thành hiện thực. Ông đưa gene mã hóa channelrhodopsin vào các tế bào thần kinh của chuột. Khi chiếu ánh sáng xanh, ông có thể kích hoạt tín hiệu thần kinh trong những tế bào này.

Deisseroth công bố phát hiện vào năm 2005. Hai năm sau, ông tiếp tục chứng minh rằng công tắc điều khiển bằng ánh sáng này có thể hoạt động trong não của những con chuột còn sống.

Phương pháp kiểm soát hoạt động thần kinh bằng ánh sáng sau đó được gọi là quang di truyền học.

Mở cánh cửa vào những bí ẩn của bộ não

Trong nhiều thập kỷ, cách bộ não kiểm soát cảm xúc, hành vi và các chức năng của cơ thể vẫn là một trong những bí ẩn lớn của khoa học.

Các nhà nghiên cứu từ lâu đã có thể xác định những vùng não liên quan đến từng chức năng. Tuy nhiên, những phương pháp trước đây thường chỉ cho thấy mối liên hệ, chưa đủ để chứng minh một nhóm tế bào thần kinh cụ thể thực sự gây ra một hành vi hay phản ứng nào đó.

Quang di truyền học đã thay đổi điều này. Bằng cách sử dụng ánh sáng để kiểm soát chính xác những tế bào thần kinh nhất định, các nhà khoa học có thể quan sát điều gì xảy ra khi một mạch thần kinh được kích hoạt hoặc ngừng hoạt động.

“Quang di truyền học mở ra cơ hội lập bản đồ não theo cách mà trước đây chúng ta chỉ có thể mơ tới”, Per Svenningsson, Chủ tịch Hội đồng Nobel Y sinh, nói.

Các nhà khoa học từng mơ ước có thể tạo ra một “công tắc” để điều khiển các tế bào thần kinh. Ảnh: Nobel Prize.

Nhờ phương pháp này, giới nghiên cứu đã xác định được nhiều mạch thần kinh liên quan đến ký ức, cảm xúc và hành vi, qua đó mở rộng hiểu biết về các bệnh thần kinh và rối loạn tâm thần.

Thay vì chỉ quan sát hoạt động của não, các nhà khoa học giờ đây có thể tác động chính xác đến những nhóm tế bào thần kinh nhất định và theo dõi hệ quả xảy ra sau đó. Điều này giúp họ tiến gần hơn đến việc xác định mối quan hệ nhân quả giữa hoạt động của não và hành vi.

Trong y học lâm sàng, quang di truyền học cũng đang được nghiên cứu với mục tiêu khôi phục thị lực cho những người bị suy giảm khả năng nhìn.

Những phát hiện của Hegemann, Nagel và Deisseroth vì thế đã làm thay đổi căn bản cách giới khoa học nghiên cứu bộ não. Mỗi ngày, phương pháp này tiếp tục giúp mở ra những phát hiện mới, đưa con người tiến gần hơn tới lời giải cho một trong những bí ẩn lớn nhất của chính mình: bộ não hoạt động như thế nào.