Nobel Y Sinh 2026: 3 nhà khoa học tìm ra cách dùng ánh sáng “bật tắt” tế bào thần kinh

Karl Deisseroth, Peter Hegemann và Georg Nagel được trao giải Nobel Y sinh năm 2026, như đã được công bố trong một cuộc họp báo tại Diễn đàn Nobel ở Viện Karolinska tại Stockholm, Thụy Điển, ngày 5/10. Ảnh: Reuters.

Nhà khoa học người Mỹ Karl Deisseroth cùng hai nhà khoa học Đức Peter Hegemann và Georg Nagel ngày 5/10 được trao Nobel Y sinh 2026 nhờ phát triển công nghệ quang di truyền (optogenetics) – kỹ thuật sử dụng ánh sáng để kiểm soát từng tế bào thần kinh trong não.

Hội đồng Nobel thuộc Viện Karolinska của Thụy Điển cho biết Karl Deisseroth, 54 tuổi, Peter Hegemann, 71 tuổi, và Georg Nagel, 73 tuổi, được vinh danh nhờ “những phát hiện liên quan đến các kênh ion được điều khiển bằng ánh sáng và công nghệ quang di truyền”.

Ba nhà khoa học sẽ chia nhau giải thưởng trị giá 12 triệu krona Thụy Điển, tương đương khoảng 1,2 triệu USD.

“Phương pháp này cho phép chúng ta bật hoặc tắt hoạt động của từng tế bào thần kinh trong một bộ não đang sống”, ông Thomas Perlmann, Tổng thư ký Hội đồng Nobel tại Viện Karolinska, cho biết.

Theo ông, công nghệ này hiện được sử dụng trong các phòng thí nghiệm trên khắp thế giới để giải mã những bí ẩn của não bộ.

Bước đột phá bắt đầu từ tảo

Câu chuyện đột phá bắt đầu từ đầu những năm 1990, khi nhà khoa học Peter Hegemann nghiên cứu cách loài tảo Chlamydomonas phản ứng với ánh sáng chỉ trong khoảng nửa mili giây.

Ông đưa ra giả thuyết rằng một loại protein duy nhất có thể vừa hấp thụ ánh sáng, vừa hoạt động như một kênh ion – cấu trúc cho phép các ion đi qua màng tế bào.

Georg Nagel sau đó kiểm chứng giả thuyết này bằng cách đưa gene của Chlamydomonas vào trứng ếch. Thí nghiệm giúp ông phát hiện channelrhodopsin-2, một loại kênh ion nhạy sáng.

Năm 2003, Hegemann và Nagel công bố nghiên cứu cho thấy loại protein này có thể được đưa vào tế bào người và tế bào chuột hamster để tạo ra các xung điện dưới tác động của ánh sáng.

Hai năm sau, tại Đại học Stanford, Karl Deisseroth chứng minh kỹ thuật này có thể được áp dụng trên các tế bào thần kinh của chuột. Đến năm 2006, phương pháp này chính thức được gọi là quang di truyền (optogenetics).

Ông Perlmann cho biết cả ba nhà khoa học đều “bất ngờ và vô cùng vui mừng” khi được thông báo về giải thưởng.

“Cả ba đều nói cùng một điều – rằng họ vô cùng hạnh phúc khi được nhận giải cùng nhau và gọi nhau là những người bạn. Họ cho rằng được cùng nhau nhận giải là một vinh dự lớn”, ông nói.

Các phương pháp điều trị đang được phát triển

Nghiên cứu của ba nhà khoa học đã giúp giới khoa học có thêm những hiểu biết mới về nhiều rối loạn liên quan đến não bộ.

Các mô hình động vật đang được sử dụng để nghiên cứu bệnh tâm thần phân liệt, Alzheimer, Parkinson, động kinh và nghiện – những căn bệnh ảnh hưởng tới hàng triệu người trên thế giới nhưng hiện vẫn có rất ít lựa chọn điều trị hiệu quả.

Deisseroth từng sử dụng công nghệ quang di truyền để kiểm soát chuyển động râu của chuột bằng cách kích hoạt những tế bào thần kinh cụ thể trong vùng vận động của não.

Ông cũng sử dụng ánh sáng để đánh thức những con chuột đang ngủ, qua đó xác nhận vai trò của một số nhóm tế bào thần kinh cụ thể trong việc kiểm soát trạng thái thức.

“Chúng ta có những mô hình chuột mắc chứng sa sút trí tuệ, động kinh hay nghiện. Bằng cách xác định những tế bào nào hoạt động trong các căn bệnh này ở chuột, chúng ta có thể biết cần tìm kiếm điều gì ở con người”, bà Anna Wedell, Giáo sư Y học Phân tử tại Viện Karolinska, nói.

Các nhà nghiên cứu cũng đang áp dụng công nghệ này để tìm cách khôi phục thị lực cho những người bị mù do viêm võng mạc sắc tố – một bệnh về mắt tiến triển theo thời gian – bằng cách đưa protein nhạy sáng vào võng mạc.

“Quang di truyền đã được sử dụng để khôi phục một phần thị lực ở những bệnh nhân mù do viêm võng mạc sắc tố”, ông Per Svenningsson, Giáo sư Thần kinh học tại Viện Karolinska, cho biết.

“Các bệnh nhân mất đi những tế bào cảm thụ ánh sáng, tức tế bào que và tế bào nón trong võng mạc. Nhưng những tế bào khỏe mạnh khác vẫn còn đó. Các nhà nghiên cứu sử dụng quang di truyền để kích thích những tế bào khỏe mạnh này, kích hoạt dây thần kinh thị giác và tạo ra cảm nhận thị giác trong não”.

Các nhà khoa học cũng hy vọng công nghệ quang di truyền có thể giúp cải thiện cấy ghép ốc tai điện tử, qua đó cho phép kích thích dây thần kinh thính giác chính xác hơn so với các thiết bị sử dụng dòng điện hiện nay.

Trong số những hướng ứng dụng tiên tiến nhất hiện nay có liệu pháp điều trị rối loạn phổ tự kỷ do công ty công nghệ sinh học MapLight của Mỹ phát triển và phương pháp khôi phục thị lực cho bệnh nhân viêm võng mạc sắc tố của Nanoscope, cũng có trụ sở tại Mỹ.

Tuy nhiên, cả hai phương pháp vẫn còn mất một khoảng thời gian nữa mới có thể được đưa vào điều trị rộng rãi cho bệnh nhân.

Thêm nhiều giải Nobel sắp được công bố

Giải Nobel Y sinh theo truyền thống là hạng mục mở đầu cho mùa công bố giải Nobel thường niên. Trong những ngày tới, các giải Nobel Vật lý, Hóa học, Văn học, Hòa bình và Kinh tế sẽ lần lượt được công bố.

Giải Nobel Hòa bình 2026 sẽ được công bố vào thứ Sáu.

Karl Deisseroth sinh năm 1971 tại Boston, Mỹ. Từ nhỏ, ông đã bị cuốn hút bởi cả khoa học lẫn văn học.

Ban đầu, Deisseroth định theo ngành phẫu thuật thần kinh. Tuy nhiên, sau khi tiếp xúc với những bệnh nhân chịu đựng đau khổ, ông chuyển hướng sang tâm thần học và bắt đầu đặt câu hỏi tại sao trầm cảm có thể lấy đi niềm vui sống của con người và điều gì gây ra chứng tự kỷ.

Deisseroth tốt nghiệp Đại học Harvard với danh hiệu summa cum laude – một trong những mức xếp loại học thuật cao nhất – trước khi hoàn thành cả bằng tiến sĩ và bằng y khoa tại Đại học Stanford.

Peter Hegemann sinh ra trong một gia đình có truyền thống y khoa và sớm bị cuốn hút bởi khoa học cũng như những hành trình khám phá.

Ông đặc biệt yêu thích thiên văn học và những nhà thám hiểm như Christopher Columbus, Fridtjof Nansen và Roald Amundsen. Sau khi nhận Giải Shaw danh giá năm 2020 – giải thưởng đôi khi được ví như “Nobel của châu Á” – Hegemann từng nói rằng nghiên cứu khoa học giống như việc vẽ bản đồ cho một vùng đất chưa được khám phá.

Georg Nagel sinh ra ở miền Nam nước Đức. Khi mới 5 tuổi, ông mắc bệnh nặng và trải qua nhiều mùa hè phải điều trị, phẫu thuật.

Khi nhận Giải Shaw năm 2020, Nagel kể rằng từ nhỏ ông đã yêu thích toán học, vật lý và sinh học. Ông từng làm giáo viên, mở một quán cà phê và chơi dù lượn trong thời gian rảnh.

Nagel cho biết ông gặp Hegemann lần đầu tại Viện Hóa sinh Vật lý Max Planck ở Frankfurt.