Nobel Y sinh 2026 trao cho công trình dùng ánh sáng điều khiển tế bào thần kinh

Chiều nay (5.10), Hội đồng Nobel tại Viện Karolinska (Thụy Điển), công bố trao giải Nobel Sinh lý học/Y học 2026 cho các nhà khoa học:  Karl Deisseroth, Peter Hegemann và Georg Nagel vì các khám phá về kênh ion nhạy sáng và di truyền quang học (optogenetics).

Công cụ này cho phép bật, tắt chính xác từng nhóm tế bào thần kinh bằng ánh sáng, đã trở thành phương pháp nền tảng của khoa học thần kinh và đang được thử nghiệm để phục hồi thị lực.

Giải mã về hoạt động não bộ. Đồ họa minh họa: Nobel Prize.

Khám phá cốt lõi là gì?

Thông báo tại website trao giải, Hội đồng Nobel giải thích, nhiều tế bào sống có thể phản ứng với ánh sáng. Ở tảo lục đơn bào, hai nhà khoa học Hegemann và Nagel phát hiện các kênh channelrhodopsin, những kênh ion kích hoạt bằng ánh sáng, điều khiển việc tảo di chuyển về phía hoặc tránh xa nguồn sáng. Khi ánh sáng chiếu vào, kênh mở ra và cho ion đi qua màng tế bào. Dòng ion này làm thay đổi điện thế của tế bào.

 Tảo đơn bào Chlamydomonas reinhardtii sử dụng điểm mắt nhạy sáng để định hướng di chuyển.

 Thí nghiệm đưa gen mã hóa protein nhạy sáng của tảo vào tế bào trứng ếch của Hegemann và Nagel.

Bước ngoặt đến khi các nhà khoa học nhận ra có thể đưa gen mã hóa protein ấy vào tế bào thần kinh của động vật. Giáo sư Deisseroth chứng minh protein ChR2 có thể biểu hiện ổn định trong nơ-ron động vật có vú và điều khiển hoạt động thần kinh với độ chính xác đến mili giây. Nơ-ron mang gen này sẽ phát xung khi được chiếu sáng.

Nhóm của ông còn phát triển cách vừa kích thích vừa ức chế nơ-ron bằng ánh sáng.

Điểm khác biệt so với phương pháp cũ nằm ở độ chọn lọc. Điện cực kích thích mọi tế bào xung quanh đầu điện cực. Thuốc tác động chậm và lan rộng. Di truyền quang học nhắm vào đúng loại tế bào đã được gắn gen, với nhịp độ ở thang mili giây, gần với tốc độ hoạt động thực của não.

Mô hình ứng dụng di truyền quang học kích hoạt chính xác các nơ-ron thần kinh trong não chuột của nhóm nghiên cứu Karl Deisseroth.

Tác động thực tiễn

Phần lớn ứng dụng hiện nay nằm ở nghiên cứu cơ bản: truy tìm mạch thần kinh liên quan đến trí nhớ, giấc ngủ, nghiện, trầm cảm, động kinh hay bệnh Parkinson trên mô hình động vật. Phương pháp này chưa phải là liệu pháp điều trị thường quy.

Ứng dụng lâm sàng tiến xa nhất là ở mắt. Năm 2021, các nhà khoa học dùng di truyền quang học giúp một bệnh nhân mù nhìn lại được. Hướng tiếp cận là biến các tế bào còn sống ở võng mạc thành tế bào nhạy sáng thay cho tế bào cảm quang đã chết, vì vậy về nguyên tắc không phụ thuộc vào gen gây bệnh cụ thể.

Chân dung chủ nhân giải thưởng

Karl Deisseroth là giáo sư Kỹ thuật sinh học và Tâm thần học tại Đại học Stanford (Mỹ). Ông nhận bằng Tiến sĩ và Bác sĩ Y khoa tại Stanford, là người đặt tên cho lĩnh vực optogenetics. Trước Nobel, ông từng nhận giải Lasker, Breakthrough, Kyoto và Horwitz.

Peter Hegemannlà giáo sư Sinh học thực nghiệm tại Đại học Humboldt, Berlin, Đức, người đi đầu trong các nghiên cứu về photoreceptor (thể cảm quang) ở vi tảo.

Georg Nagel làm việc tại Đại học Würzburg, Đức. Ông thực hiện luận án tiến sĩ tại Viện Max Planck về Lý sinh (Frankfurt), và hợp tác với Hegemann từ đầu những năm 2000 để biểu hiện gen rhodopsin của tảo Chlamydomonas reinhardtii trong tế bào trứng ếch, đặt nền móng cho các công cụ quang sinh học sau này. Hai ông nhận giải Louis-Jeantet năm 2013 vì phát hiện channelrhodopsin.

Lan Chi (Nobel Prize)