Diterbitkan | Kemas kini terakhir
Optogenetik ialah kaedah yang membuatkan jenis sel saraf terpilih bertindak balas terhadap cahaya dengan memberi mereka gen untuk protein sensitif cahaya seperti channelrhodopsin, supaya penyelidik boleh menghidupkan atau mematikan sel-sel tersebut dengan ketepatan milisaat [ 1 , 2 ]. Pada 5 Oktober 2026, Perhimpunan Nobel di Karolinska Institutet telah menganugerahkan Hadiah Nobel dalam Fisiologi atau Perubatan bersama-sama kepada Karl Deisseroth, Peter Hegemann dan Georg Nagel “atas penemuan mereka mengenai saluran ion berpagar cahaya dan optogenetik” [ 3 ]. Laporan penuh kami mengenai Hadiah Nobel dalam Fisiologi atau Perubatan 2026 merangkumi pengumuman dan tiga penerima anugerah.
Sepanjang abad kedua puluh, para penyelidik boleh menghubungkan kawasan otak dengan tingkah laku tetapi tidak dapat menguji secara langsung sebab-akibat [ 2 ]. Optogenetik mengubahnya, kerana seorang saintis kini boleh menghidupkan atau mematikan populasi neuron yang ditentukan dan menguji sama ada sel-sel tersebut mencukupi atau perlu untuk sesuatu tingkah laku [ 1 ].
Optogenetik: fakta utama
- Optogenetik meletakkan gen untuk saluran ion berpagar cahaya ke dalam jenis sel saraf yang dipilih, selalunya dengan virus, supaya cahaya yang dihantar ke sel tersebut menghidupkan atau mematikannya dengan pemasaan milisaat (Latar belakang saintifik Nobel, PDF) [1].
- Channelrhodopsin-1, dilaporkan dalam Sains pada 28 Jun 2002 oleh Georg Nagel, Peter Hegemann, Ernst Bamberg dan rakan-rakannya, digambarkan oleh Jawatankuasa Nobel sebagai bukti langsung pertama saluran ion berpagar cahaya (PubMed 12089443) [4, 1].
- Channelrhodopsin-2 (ChR2), dilaporkan dalam PNAS pada 25 November 2003 oleh pasukan Nagel, Hegemann, Bamberg dan rakan sekerja yang sama, terdapat saluran berpagar cahaya langsung untuk ion positif (kation) yang terbuka di bawah cahaya biru (PubMed 14615590) [5, 1].
- Halorhodopsin (NpHR), yang ditambahkan pada toolkit pada tahun 2007, ialah pam pacuan cahaya yang menyenyapkan neuron di bawah cahaya kuning dan membenarkan kawalan dwiarah dua warna bersama ChR2 (PubMed 17410168) [6, 1].
- Hadiah Nobel dalam Fisiologi atau Perubatan 2026, yang diumumkan pada 5 Oktober 2026, dimenangi bersama oleh Karl Deisseroth (lahir 1971), Peter Hegemann (lahir 1954) dan Georg Nagel (lahir 1953), yang berkongsi 12 juta kronor Sweden secara sama rata (Siaran akhbar Nobel, PDF) [3].
- Pada tahun 2005, Edward Boyden, Feng Zhang, Ernst Bamberg, Georg Nagel dan Karl Deisseroth telah menghasilkan neuron hipokampus tikus yang dikultur yang membawa api ChR2 pada cahaya biru dengan ketepatan milisaat (PubMed 16116447) [7].
- Pada tahun 2007, kumpulan Deisseroth telah memacu pergerakan misai dalam tikus hidup melalui gentian optik yang diimplan, dan kolaborasi Deisseroth dan de Lecea telah membangunkan tikus yang sedang tidur dengan merangsang neuron hipokretin dengan cahaya (PubMed 17873414, 17943086) [8, 9].
- Pada tahun 2021, Sahel dan rakan sekerja melaporkan pemulihan separa fungsi penglihatan dalam seorang pesakit buta dengan retinitis pigmentosa selepas terapi gen optogenetik yang mengekod opsin ChrimsonR dan gogal pemancar cahaya (PubMed 34031601) [10].
Dalam Perkataan Mudah
Alga kolam membawa protein yang berfungsi seperti pintu kecil. Apabila cahaya mengenai pintu tersebut, ia terbuka dan membiarkan zarah bercas elektrik masuk ke dalam sel. Saintis menyalin gen untuk pintu tersebut ke dalam satu jenis sel otak yang dipilih dalam haiwan makmal. Kini, kilatan cahaya biru hanya menyebabkan sel-sel tersebut terbakar. Dengan memerhatikan apa yang dilakukan oleh haiwan itu semasa lampu menyala, penyelidik mengetahui kegunaan sel-sel tersebut. Tiga saintis yang menemui pintu tersebut dan mengubahnya menjadi alat otak telah memenangi Hadiah Nobel 2026 [ 3 , 2 ].
Bagaimanakah Optogenetik Berfungsi?
Optogenetik berfungsi dengan meletakkan saluran ion berpagar cahaya dalam membran neuron yang dipilih, supaya denyutan cahaya membuka saluran, membiarkan ion positif mengalir masuk, dan menyebabkan neuron menyala [ 3 , 5 , 7 ].
Chlamydomonas ialah alga hijau bersel tunggal yang berenang ke arah cahaya, mengesannya melalui bintik mata oren yang mengandungi molekul penangkap cahaya retina [ 2 ]. Penglihatan manusia bergantung pada lata berbilang langkah yang mengambil masa sekurang-kurangnya 10 ms, manakala alga bertindak balas lebih daripada 20 kali lebih pantas, yang menunjukkan sistem protein tunggal [ 2 ]. Channelrhodopsin ternyata tepat seperti itu, satu protein bertindak sebagai sensor cahaya dan saluran ion [ 3 , 2 ].
Channelrhodopsin-2, suis yang menghidupkan neuron
Apabila cahaya biru mengenai channelrhodopsin-2, liang pori terbuka melalui protein dan ion bercas positif mengalir ke dalam sel [ 3 , 5 ]. Dalam sel telur katak, saluran terbuka dalam masa 0.2 milisaat pencahayaan [ 2 ]. Oleh kerana ion mengalir secara pasif melalui saluran dan bukannya dipam satu demi satu, arus cukup pantas untuk menandingi potensi tindakan neuron [ 1 ]. Di dalam neuron, arus masuk itu mendepolarisasi membran dan mencetuskan pembakaran, dan mematikan cahaya akan menutup saluran sekali lagi.
ChR2 hanya menghidupkan neuron. Ia tidak dapat membungkamnya. Neuron mamalia sudah mengandungi retina yang mencukupi untuk protein berfungsi, jadi tiada bahan kimia perlu ditambah, satu pemerhatian yang diberikan oleh Jawatankuasa Nobel kepada Georg Nagel [ 1 , 7 ].
Mematikan neuron
Penyenyapan memerlukan protein yang berbeza. Pada tahun 2007, Feng Zhang dan rakan-rakannya di makmal Deisseroth, yang bekerjasama dengan Nagel dan Gottschalk antara lain, menambah halorhodopsin (NpHR) daripada arkeon, yang menyekat pembakaran di bawah cahaya kuning [ 6 , 1 ]. Han dan Boyden secara bebas mencapai matlamat yang sama pada tahun itu [ 1 ]. Oleh kerana ChR2 bertindak balas terhadap cahaya biru dan NpHR kepada kuning, kedua-duanya boleh digunakan dalam litar yang sama untuk kawalan dwiarah [ 1 ]. Walau bagaimanapun, pam seperti halorhodopsin hanya menggerakkan kira-kira satu ion setiap foton, dan penemuan saluran anion semula jadi pada tahun 2015 menjadikan penyenyapan lebih cekap [ 1 ].

Bagaimana Eksperimen Lazimnya, Langkah demi Langkah
Eksperimen optogenetik biasa mengikuti lima langkah, daripada memilih jenis sel hinggalah memerhatikan bagaimana haiwan atau litar bertindak balas apabila lampu menyala [ 1 , 7 , 8 ]. Protokol sebenar menambah kawalan pada setiap peringkat.
- Pilih jenis sel sasaran. Pilih populasi neuron yang peranannya ingin anda uji, seperti neuron hipokretin yang dikaji pada tahun 2007 [9].
- Hantarkan gen tersebut. Membawa gen channelrhodopsin-2 ke dalam tisu, biasanya dengan vektor virus yang dibina supaya hanya jenis sel yang dipilih mengekspresikannya. Boyden dan rakan sekerja menggunakan lentivirus dalam neuron yang dikultur pada tahun 2005 [7, 1].
- Biarkan hanya sel sasaran yang bertindak balas. Penargetan genetik bermaksud hanya neuron yang dipilih menghasilkan saluran sensitif cahaya, jadi sel-sel jiran kekal tidak terjejas [1].
- Sampaikan cahaya. Sinarkan cahaya biru ke sel-sel. Dalam tikus hidup, kumpulan Deisseroth menggunakan diod laser yang digandingkan dengan gentian optik kira-kira 200 mikrometer yang dimasukkan ke dalam otak [8].
- Perhatikan kesannya. Rekod tingkah laku atau aktiviti litar semasa menghidupkan dan mematikan lampu dengan pemasaan milisaat, contohnya pesongan misai atau peralihan dari tidur kepada terjaga [8, 9].

Contoh yang berkesan: membangunkan tikus yang sedang tidur
Kajian pada tahun 2007 oleh Adamantidis, de Lecea, Deisseroth dan rakan-rakannya menunjukkan logik kaedah tersebut dengan baik. Neuron hipokretin (oreksin) telah dianggap menyokong keadaan terjaga, tetapi tiada siapa yang dapat mengatakan sama ada aktiviti mereka menyebabkan kebangkitan atau hanya mengiringinya [ 1 ]. Penyelidik menyasarkan ChR2 kepada neuron ini, menyoroti mereka pada tikus yang bergerak bebas, dan melihat lebih banyak peralihan dari tidur kepada keadaan terjaga [ 9 ]. Rakaman sahaja tidak akan dapat memberikan ujian kecukupan seperti itu [ 1 ].
Alat dan Komponen Utama
Setiap eksperimen optogenetik menggabungkan protein sensitif cahaya, cara untuk memasukkan gennya ke dalam sel yang betul, cara untuk menghantar cahaya dan cara untuk membaca hasilnya [ 1 , 2 ]. Setiap contoh di bawah berasal daripada kertas kerja dan dokumen Nobel yang dipetik di sini.
| Komponen | Apa yang ia lakukan | Contoh daripada literatur | Source |
|---|---|---|---|
| Mengaktifkan opsin | Membuka di bawah cahaya, membenarkan ion positif masuk, menyebabkan neuron terbakar | Channelrhodopsin-2, diaktifkan oleh cahaya biru | [5, 7] |
| Membisukan opsin | Menyekat tembakan di bawah cahaya | Halorhodopsin NpHR (cahaya kuning, 2007), saluran anion rodopsin (2015) | [6, 1] |
| Penghantaran gen | Membawa gen opsin ke dalam sel | Lentivirus dalam neuron tikus yang dikultur (2005), virus berkaitan adeno (AAV) dalam retina manusia (2021) | [7, 10] |
| Penyasaran genetik | Mengehadkan opsin kepada satu jenis sel yang dipilih | ChR2 disasarkan kepada neuron hipokretin (2007), ChR2 disasarkan kepada neuron korteks motor lapisan-5 yang merangsang dengan promoter CaMKIIalpha (2007) | [9, 8, 1] |
| Penghantaran ringan | Membawa cahaya dengan warna yang betul ke sel-sel | Diod laser yang digandingkan dengan gentian optik kira-kira 200 mikrometer (2007), gogal pemancar cahaya (2021) | [8, 10] |
| Kofaktor | Retina, molekul penangkap cahaya yang diperlukan oleh opsin | Tahap semula jadi dalam neuron mamalia adalah mencukupi, jadi tiada yang ditambah | [1] |
| Pembacaan | Mengukur apa yang dilakukan oleh cahaya | Rakaman lonjakan dalam budaya, pesongan misai, peralihan tidur-ke-jaga, ingatan ketakutan-ingatan | [7, 8, 9, 11] |
Sejarah Optogenetik Secara Ringkas
Optogenetik berkembang daripada kajian Peter Hegemann tentang bagaimana alga hijau mengesan cahaya, daripada eksperimen Georg Nagel dengan Hegemann dan Ernst Bamberg yang menunjukkan bahawa reseptor cahaya alga itu sendiri adalah saluran ion, dan daripada penggunaan channelrhodopsin-2 oleh Karl Deisseroth untuk mengawal neuron [ 3 , 1 ]. Kredit adalah milik kerjasama Jerman dan Amerika, bukan kepada satu makmal.
Francis Crick berhujah pada tahun 1979 bahawa neurosains memerlukan cara untuk mengawal satu jenis sel pada satu masa, dan pada tahun 1999 mencadangkan bahawa cahaya akan menjadi isyarat yang ideal, walaupun beliau menyifatkan idea itu tidak masuk akal [ 1 , 2 ]. Asas yang lebih lama datang daripada Oesterhelt dan Stoeckenius, yang kertas kerjanya pada tahun 1971 menerangkan bakterohododopsin dan kertas kerjanya pada tahun 1973 menunjukkan ia adalah pam proton yang dipacu cahaya [ 1 ]. Pada tahun 1991, Harz dan Hegemann merekodkan arus yang ditimbulkan cahaya dalam Chlamydomonas yang bermula dalam pecahan milisaat [ 12 , 2 ], dan pada awal 1990-an beliau mencadangkan, dengan keraguan yang besar, bahawa satu protein menangkap cahaya dan membentuk saluran [ 2 ].
Pangkalan data jujukan gen Chlamydomonas yang dikeluarkan oleh penyelidik Jepun pada tahun 2000 membolehkan gen opsin alga ditemui [ 1 , 2 ]. Pada tahun 2002, kumpulan John Spudich menggunakan gangguan RNA untuk menunjukkan bahawa dua rhodopsin memacu fototaksis alga [ 13 ], dan Nagel, Hegemann, Bamberg dan rakan sekerja merekodkan arus berpagar cahaya daripada channelrhodopsin-1 dalam telur katak [ 4 ]. Kertas PNAS 2003 mereka , dengan Nagel sebagai pengarang pertama dan Hegemann dan Bamberg antara pengarang bersama, mencirikan channelrhodopsin-2 dan mencadangkannya sebagai alat untuk mendepolarisasi sel hanya dengan pencahayaan [ 5 , 1 ].
Pada tahun 2005, Boyden, Zhang, Bamberg, Nagel dan Deisseroth menghantar ChR2 ke dalam neuron hipokampus tikus yang dikultur dan memacu lonjakan dengan ketepatan milisaat [ 7 ]. Pengesahan menyusul dengan cepat, termasuk kerja oleh Nagel, Gottschalk dan rakan sekerja yang menunjukkan tingkah laku yang dicetuskan oleh cahaya dalam cacing C. elegans [ 14 ]. Perkataan "optogenetik" pertama kali muncul dalam bentuk cetakan dalam ulasan 2006 oleh Deisseroth dan lima penulis bersama [ 15 ], kawalan cahaya korteks motor dalam tikus hidup dan kajian tidur-ke-jaga diikuti pada tahun 2007 [ 8 , 9 ], dan Nature Methods menamakan optogenetik sebagai Kaedah Terbaik Tahun 2010 [ 16 ]. Pada tahun 2013, Hadiah Otak mengiktiraf enam penyumbang, iaitu Ernst Bamberg, Edward Boyden, Karl Deisseroth, Peter Hegemann, Gero Miesenböck dan Georg Nagel [ 17 ].
Untuk penjelasan kertas demi kertas tentang tiga penerbitan pengasas, baca artikel pendamping kami tentang kertas kerja di sebalik Hadiah Nobel 2026 dalam optogenetik.

Apakah Kegunaan Optogenetik?
Optogenetik telah digunakan terutamanya untuk memetakan litar saraf yang mengawal tingkah laku, ingatan dan emosi dalam haiwan makmal, dan, dalam seorang pesakit yang dilaporkan, untuk memulihkan sebahagian penglihatan [ 2 , 1 , 10 ].
- Pemetaan litar. Penyelidik telah mengenal pasti litar untuk kesakitan, tingkah laku sosial, dahaga, pengambilan makanan, ganjaran dan perhatian, serta sel yang mengawal irama sirkadian dan demam yang dicetuskan oleh imun [1].2].
- Ingatan. Pada tahun 2012, Liu, Ramirez, Deisseroth, Susumu Tonegawa dan rakan-rakannya mengaktifkan semula jejak ingatan hipokampus dengan cahaya dan mencetuskan ingatan ketakutan pada tikus [11].
- Emosi dan kebimbangan. Kajian telah memisahkan ganjaran daripada keengganan dalam litar dopamin dan mengesan laluan amigdala untuk kebimbangan dan ketakutan [1].1].
- Tingkah laku semula jadi. Keagresifan, perkahwinan dan keibubapaan masing-masing telah dikesan kepada litar saraf yang berbeza [1, 2].
- Melampaui otak. Deisseroth menunjukkan bahawa ritma jantung boleh mempengaruhi kebimbangan, dan kumpulan lain mengenal pasti sel usus yang membantu menjelaskan pilihan gula berbanding pemanis [2].
- Biologi penyakit. Optogenetik telah meningkatkan pemahaman tentang kemurungan, keresahan, skizofrenia, penyakit Alzheimer dan penyakit Parkinson [2].
Optogenetik pada manusia: kes penglihatan 2021
Pencapaian klinikal yang diketengahkan oleh Jawatankuasa Nobel melibatkan seorang pesakit tunggal. Pada tahun 2021, Sahel, Roska dan rakan sekerja merawat seorang buta dengan retinitis pigmentosa, penyakit keturunan yang memusnahkan rod dan kon mata, dengan menghantar gen yang mengekod opsin ChrimsonR ke retina dengan vektor virus yang berkaitan dengan adeno [ 10 , 1 ]. Dengan gogal pemancar cahaya, pesakit boleh membezakan dan memahami objek di atas meja [ 2 ]. Penulisnya menyifatkannya sebagai "kes pertama yang dilaporkan mengenai pemulihan fungsi separa dalam penyakit neurodegeneratif selepas terapi optogenetik" [ 10 ].
Keputusan itu merupakan bukti konsep dalam seorang pesakit, bukan penawar, dan beberapa ujian klinikal dalam retinitis pigmentosa kini sedang dijalankan [ 1 , 2 ]. Tiada terapi optogenetik untuk gangguan otak telah dilaporkan dalam sumber yang dipetik di sini.
Had dan Soalan Terbuka
Optogenetik memerlukan pengubahsuaian genetik sel sasaran dan cara untuk menghantar cahaya kepada mereka, dan kedua-dua keperluan tersebut menetapkan sebahagian besar had praktikalnya [ 1 , 2 ].
- Penghantaran gen adalah prasyarat. Setiap eksperimen bergantung pada kemasukan gen opsin ke dalam sel yang betul, biasanya dengan virus, yang pada manusia bermaksud langkah terapi gen [1, 10].
- Cahaya perlu sampai ke sel-sel. Dalam eksperimen tikus pada tahun 2007, cahaya tiba melalui gentian optik yang dimasukkan ke dalam otak [2, 8], satu susunan invasif.
- Alat penyenyap berfungsi secara berbeza daripada ChR2. Pam seperti halorhodopsin bergerak kira-kira satu ion setiap foton, yang mendorong pencarian saluran perencatan berpagar cahaya yang lebih cekap [1].
- Bukti manusia adalah tipis. Seorang pesakit yang dirawat tidak dapat menentukan sejauh mana terapi berfungsi merentasi populasi, dan keputusan percubaan akan memutuskan bahawa [10, 1].
Sebagai panduan umum dan bukannya dapatan yang diperoleh daripada sumber, bahagian kaedah yang jelas menamakan parameter opsin, vektor dan cahaya serta menerangkan keadaan kawalan. Kajian haiwan juga harus mengikuti panduan kami untuk garis panduan ARRIVE untuk pelaporan penyelidikan haiwan dan nasihat kami tentang menulis bahagian metodologi yang boleh direplikasi.
Optogenetik vs Kaedah Neuromodulasi Lain
Optogenetik berbeza daripada kaedah neuromodulasi lain dengan menggabungkan penargetan jenis sel dengan pemasaan milisaat, manakala kaedah terdahulu boleh mewujudkan korelasi tetapi tidak boleh menguji secara langsung sama ada sel tertentu menyumbang kepada sesuatu tingkah laku [ 1 , 2 ].
| kaedah | Bagaimana ia bertindak | Apa yang dikatakan oleh dokumen Nobel | Source |
|---|---|---|---|
| Optogenetik | Cahaya membuka atau menutup saluran atau pam ion yang disasarkan secara genetik | Memberi kawalan milisaat bagi jenis sel yang ditakrifkan, supaya penyelidik boleh menguji sebab dan akibat | [1] |
| Kemogenetik (DREADDs, makmal Roth, 2007) | Reseptor yang direkayasa bertindak balas terhadap ubat pereka yang sebaliknya tidak aktif | Lebih perlahan dan melengkapi optogenetik | [1] |
| Rangsangan elektrik (implan koklea) | Arus elektrik merangsang saraf auditori | Implan optogenetik mungkin mengaktifkan saraf auditori dengan ketepatan yang lebih tinggi | [2] |
Kaedah optik untuk pengimejan serta merangsang otak dibincangkan dalam penjelasan kami tentang neurofotonik dan penyelidikan otak optik.
Sokongan Profesional untuk Manuskrip Neurosains
Tiga kertas kerja pengasas telah muncul dalam Science , PNAS dan Nature Neuroscience . Untuk manuskrip neurosains anda sendiri, panduan kami tentang cara menerbitkan dalam jurnal neurosains terkemuka menetapkan apa yang diharapkan oleh editor. Empat perkhidmatan paling sesuai dengan kertas kerja neurosains yang banyak menggunakan kaedah.
Penyuntingan Substantif
$250
Penyuntingan pakar subjek untuk kejelasan, aliran dan pemformatan, dengan semakan tanpa had.
Pemilihan Jurnal
$115
Cadangan jurnal berperingkat lima hingga sepuluh dengan rasional yang merangkumi skop, faktor impak dan kadar penerimaan.
Penulisan Keputusan dan Perbincangan
$400
Bahagian Keputusan dan Perbincangan yang terperinci dengan petikan. 4 hari.
Abstrak grafik
$150
Abstrak grafik bersaiz jurnal untuk kajian anda. 2-3 hari.
Ingin mencapai matlamat yang lebih tinggi? Baca artikel kami tentang penerbitan dalam Nature dan jurnal pelbagai disiplin berimpak tinggi yang lain.
Alat Penyelidikan Percuma daripada Editverse
- GraphPro: bina carta sedia untuk penerbitan, 25 jenis, dengan ujian-t terbina dalam, ANOVA, korelasi dan nilai-p khi kuasa dua. Percuma, tiada pendaftaran.
- StatPro: kalkulator statistik percuma dan alat pemilih ujian yang meliputi perbandingan kumpulan, hasil kategori, analisis masa-ke-peristiwa dan ketepatan diagnostik.
- Carta Alir Pro: jana gambarajah alir PRISMA 2020, PRISMA-ScR, CONSORT, STROBE, STARD, MOOSE dan ARRIVE terus dalam pelayar anda.
Sumber Editverse Berkaitan
- Hadiah Nobel dalam Perubatan 2026: optogenetik dan tiga penerima anugerah
- Kertas kerja di sebalik Hadiah Nobel 2026 dalam optogenetik
- Neurofotonik: menerangi fungsi otak
- Cara menerbitkan dalam jurnal neurosains terkemuka
- Meneroka kemajuan penyelidikan neurosains dan otak
- Garis panduan ARRIVE untuk pelaporan penyelidikan haiwan
- Menulis bahagian metodologi yang jelas dan boleh direplikasi
- Penerbitan dalam Alam Semula Jadi dan jurnal berimpak tinggi yang lain
Soalan Lazim Mengenai Optogenetik
Apakah optogenetik?
Optogenetik ialah kaedah yang menjadikan jenis sel saraf yang dipilih bertindak balas terhadap cahaya dengan memberi mereka gen untuk protein sensitif cahaya seperti channelrhodopsin, supaya penyelidik boleh menghidupkan atau mematikan sel-sel tersebut dengan ketepatan milisaat. Cahaya dihantar ke sel, contohnya melalui gentian optik yang diimplan, dan sel-sel bertindak balas dalam milisaat [ 1 , 2 ].
Bagaimanakah optogenetik berfungsi?
Penyelidik menghantar gen untuk saluran ion berpagar cahaya seperti channelrhodopsin-2 ke dalam jenis neuron yang dipilih, selalunya dengan virus. Apabila cahaya biru sampai ke sel-sel tersebut, saluran tersebut terbuka, ion positif mengalir masuk, dan neuron tersebut menyala. Penyenyapan menggunakan protein lain seperti halorhodopsin [ 1 , 5 , 6 ].
Siapakah yang mencipta optogenetik?
Optogenetik datang daripada beberapa kumpulan. Peter Hegemann mengkaji tindak balas cahaya alga Chlamydomonas , Georg Nagel, Hegemann dan Ernst Bamberg menunjukkan pada tahun 2002 dan 2003 bahawa channelrhodopsin adalah saluran ion berpagar cahaya, dan Karl Deisseroth, Edward Boyden, Feng Zhang, Bamberg dan Nagel menggunakan channelrhodopsin-2 untuk mengawal neuron pada tahun 2005. Deisseroth, Hegemann dan Nagel berkongsi Hadiah Nobel 2026 [ 3 , 4 , 5 , 7 ].
Adakah optogenetik digunakan pada manusia?
Hanya secara eksperimen. Pada tahun 2021, seorang pesakit buta dengan retinitis pigmentosa telah pulih sebahagian fungsi penglihatannya selepas terapi optogenetik yang digabungkan dengan gogal unjuran cahaya, dan beberapa ujian klinikal untuk penyakit ini sedang dijalankan. Tiada rawatan optogenetik yang diluluskan dalam sumber yang dipetik di sini [ 10 , 1 ].
Apakah itu channelrhodopsin-2?
Channelrhodopsin-2 (ChR2) ialah protein daripada alga hijau Chlamydomonas yang bertindak sebagai sensor cahaya dan saluran ion. Diterangkan oleh Nagel, Hegemann, Bamberg dan rakan-rakannya dalam PNAS pada November 2003, ia terbuka di bawah cahaya biru dan membiarkan ion positif masuk ke dalam sel [ 5 , 3 ].
Cahaya apakah yang digunakan dalam optogenetik?
Warna bergantung pada protein. Channelrhodopsin-2 diaktifkan oleh cahaya biru dan halorhodopsin menyenyapkan neuron di bawah cahaya kuning, manakala terapi penglihatan 2021 menggunakan opsin yang berbeza, ChrimsonR. Cahaya sampai ke sel melalui gentian optik dalam kajian haiwan atau gogal pemancar cahaya dalam kajian penglihatan 2021 [ 5 , 6 , 2 , 10 ].
Mengapakah optogenetik memenangi Hadiah Nobel?
Dalam petikannya, Perhimpunan Nobel menamakan penemuan para penerima anugerah mengenai saluran ion berpagar cahaya dan optogenetik. Optogenetik membolehkan penyelidik menunjukkan bagaimana sel saraf tertentu membentuk ingatan, perasaan dan tingkah laku dalam otak yang hidup, mengalihkan neurosains daripada memerhati korelasi kepada menguji punca [ 3 , 1 ].
Disahkan terakhir: 7 Oktober 2026. Dikemas kini pada 7 Oktober 2026 untuk mencerminkan Hadiah Nobel dalam Fisiologi atau Perubatan 2026. Versi ini menggantikan artikel terdahulu yang mengandungi petikan tanpa sumber dan kesilapan sejarah.
Bagaimana untuk memetik artikel ini
Editverse. (7 Oktober 2026). Optogenetik: Bagaimana cahaya mengawal otak (dikemas kini untuk Hadiah Nobel 2026) . Editverse. https://editverse.com/optogenetics-controlling-the-brain-with-light/
Rujukan
- Jawatankuasa Nobel untuk Fisiologi atau Perubatan. Latar belakang saintifik 2026: Optogenetik, penemuan suis neuron [Internet]. Stockholm: Perhimpunan Nobel di Institut Karolinska; 5 Okt 2026 [dipetik 7 Okt 2026]. Boleh didapati daripada: https://www.nobelprize.org/uploads/2026/10/advanced-medicineprize2026.pdf
- Perhimpunan Nobel di Institut Karolinska. Latar belakang sains popular: Neurosains bertenaga protein alga sensitif cahaya [Internet]. Stockholm: Institut Karolinska; 5 Okt 2026 [dipetik 7 Okt 2026]. Boleh didapati daripada: https://www.nobelprize.org/uploads/2026/10/popular-medicineprize2026.pdf
- Perhimpunan Nobel di Institut Karolinska. Siaran akhbar: Hadiah Nobel 2026 dalam Fisiologi atau Perubatan [Internet]. Stockholm: Institut Karolinska; 5 Okt 2026 [dipetik 7 Okt 2026]. Boleh didapati daripada: https://www.nobelprize.org/uploads/2026/10/press-medicineprize2026.pdf
- Nagel G, Ollig D, Fuhrmann M, Kateriya S, Musti AM, Bamberg E, et al. Channelrhodopsin-1: saluran proton berpagar cahaya dalam alga hijau. Sains. 2002 Jun 28;296(5577):2395-8. doi: 10.1126 / science.1072068PMID: 12089443
- Nagel G, Szellas T, Huhn W, Kateriya S, Adeishvili N, Berthold P, dkk. Channelrhodopsin-2, saluran membran kation-selektif berpagar cahaya langsung. Proc Natl Acad Sci US A. 2003 Nov 25;100(24):13940-5. doi: 10.1073 / pnas.1936192100PMID: 14615590
- Zhang F, Wang LP, Brauner M, Liewald JF, Kay K, Watzke N, dsb. Soal siasat optik pantas multimodal bagi litar saraf. Nature. 5 Apr 2007;446(7136):633-9. doi: 10.1038 / nature05744PMID: 17410168
- Boyden ES, Zhang F, Bamberg E, Nagel G, Deisseroth K. Kawalan optik aktiviti saraf yang disasarkan secara genetik berskala masa milisaat. Nat Neurosci. 2005 Sep;8(9):1263-8. doi: 10.1038 / nn1525PMID: 16116447
- Aravanis AM, Wang LP, Zhang F, Meltzer LA, Mogri MZ, Schneider MB, dsb. Antara muka saraf optik: kawalan in vivo korteks motor tikus dengan teknologi gentian optik dan optogenetik bersepadu. J Neural Eng. 2007 Sep;4(3):S143-56. doi: 10.1088/1741-2560/4/3/S02PMID: 17873414
- Adamantidis AR, Zhang F, Aravanis AM, Deisseroth K, de Lecea L. Substrat neural kebangkitan yang diuji dengan kawalan optogenetik neuron hipokretin. Nature. 15 Nov 2007;450(7168):420-4. doi: 10.1038 / nature06310PMID: 17943086
- Sahel JA, Boulanger-Scemama E, Pagot C, Arleo A, Galluppi F, Martel JN, dsb. Pemulihan sebahagian fungsi penglihatan pada pesakit buta selepas terapi optogenetik. Nat Med. 2021 Jul;27(7):1223-9. doi: 10.1038/s41591-021-01351-4PMID: 34031601
- Liu X, Ramirez S, Pang PT, Puryear CB, Govindarajan A, Deisseroth K, dsb. Rangsangan optogenetik engram hipokampus mengaktifkan ingatan ketakutan. Nature. 22 Mac 2012;484(7394):381-5. doi: 10.1038 / nature11028PMID: 22441246
- Harz H, Hegemann P. Arus kalsium yang dikawal oleh Rhodopsin dalam Chlamydomonas. Nature. Jun 1991;351(6326):489-91. doi: 10.1038/351489a0
- Sineshchekov OA, Jung KH, Spudich JL. Dua rhodopsin menjadi perantara fototaksis kepada cahaya intensiti rendah dan tinggi dalam Chlamydomonas reinhardtii. Proc Natl Acad Sci US A. 2002 Jun 25;99(13):8689-94. doi: 10.1073 / pnas.122243399PMID: 12060707
- Nagel G, Brauner M, Liewald JF, Adeishvili N, Bamberg E, Gottschalk A. Pengaktifan cahaya channelrhodopsin-2 dalam sel Caenorhabditis elegans yang mudah terangsang mencetuskan tindak balas tingkah laku yang pantas. Curr Biol. 20 Dis 2005;15(24):2279-84. doi: 10.1016 / j.cub.2005.11.032PMID: 16360690
- Deisseroth K, Feng G, Majewska AK, Miesenböck G, Ting A, Schnitzer MJ. Teknologi optik generasi akan datang untuk menerangi litar otak yang disasarkan secara genetik. J Neurosci. 2006 Okt 11;26(41):10380-6. doi: 10.1523 / JNEUROSCI.3863-06.2006PMID: 17035522
- Kaedah Tahun 2010 [editorial]. Kaedah Nat. 2011 Jan;8(1):1. Diterbitkan dalam talian 20 Dis 2010. doi: 10.1038/nmeth.f.321
- Persekutuan Persatuan Neurosains Eropah. Enam saintis terkemuka berkongsi hadiah penyelidikan otak terbesar di dunia [Internet]. FENS; 2013 [dipetik 7 Okt 2026]. Boleh didapati daripada: https://fens.org/news-activities/news/six-eminent-scientists-share-the-worlds-largest-brain-research-prize
