זוכי פרס נובל בפיזיולוגיה או רפואה לשנת 2026 הם קרל דיסרות מאוניברסיטת סטנפורד, פיטר היגמן מאוניברסיטת הומבולדט בברלין וגאורג נגל מאוניברסיטת וירצבורג בגרמניה, על גילוייהם בתחום האופטוגנטיקה - שליטה בפעילות תאי מוח באמצעות אור. החוקרים גילו חלבון שניתן לבטא בתאי עצב, והוא יוצר פולס חשמלי בתגובה לאור. כך, כאשר מאירים את תא העצב, למשל באמצעות סיב אופטי המוחדר דרך חור בגולגולת לתוך המוח, ניתן לגרות תאי מוח באופן סלקטיבי ולשלוט בפעילותם - למשל לגרום לשפם של עכבר לזוז או לעכבר להגיב בפחד גם ללא גירוי מפחיד.
● "כמעט התעלפנו כשראינו את המאמר": מחקר האלצהיימר שריגש את חתן פרס ישראל
● שני הפרופסורים הישראלים למתמטיקה שזכו בפרס היוקרתי
ועדת הנובל הסבירה כי הגישה שפיתחו השלושה מאפשרת להבין את המוח באופן שחוקרי התחום חלמו עליו במשך שנים. האופטוגנטיקה מאפשרת להדליק ולכבות תאי עצב יחידים בתוך מוח חי. כך למשל, פרופ’ פרנסיס קריק, ממגלי מבנה ה-DNA, אמר בעבר כי מחקר של תא העצב היחיד עשוי להוביל להבנה של תופעות כמו התודעה האנושית.
השיטה שהשפיעה על חוקרים רבים
בתחילת שנות ה-90 תהה פיטר היגמן כיצד אצה חד-תאית בשם Chlamydomonas חשה במהירות רבה בנוכחות אור ומתחילה לשחות לכיוונו. לאצה יש נקודה כתומה אחת, "נקודת העין", שדרכה היא חשה את האור. הנקודה מייצרת זרם חשמלי בתגובה לאור במהירות מדהימה - בתוך חצי אלפית השנייה. לשם השוואה, העין האנושית זקוקה לכ-10 אלפיות השנייה כדי לייצר תגובה לאור.
היגמן האמין כי חלבון יחיד גם מגיב לאור וגם מייצר את הגירוי החשמלי. באותה תקופה התקבל הרעיון בספקנות, כמו רעיונות רבים שזיכו בהמשך את מפתחיהם בפרס נובל. היגמן ניסה לבודד את החלבון, אך בגרסה זו הוא הפך ללא פעיל. רק בתחילת שנות ה-2000 פוענח הרצף הגנטי של האצה Chlamydomonas, והיגמן וצוותו מצאו בו שני גנים שנראו דומים לכאלה הידועים כמקודדים חלבונים קולטי אור. בשלב זה פנה היגמן לנגל, שפיתח שיטה לבטא את הגנים בביצי צפרדע. הביצים החלו לייצר את החלבונים הללו בסביבה חיה, ואכן התברר שהם מגיבים לאור כפי שהיגמן שיער עשור קודם לכן.
הממצאים פורסמו ב-2003 והגיעו לידיו של דיסרות, שעבד כפסיכיאטר, ולאחר שהתאכזב מהיצע הפתרונות הזמינים למטופליו הפך גם לחוקר מוח. הוא שילב את הגנים שגילו היגמן ונגל בתאי מוח של עכברים, תחילה בצלחת ולאחר מכן גם במוח החי.
כעת הוא יכול היה להקרין אור על אזור מסוים במוחו של העכבר באמצעות סיבים אופטיים. רק תאים מסוימים - אלה שהונדסו גנטית - הגיבו לאור, והחוקרים הצליחו לשלוט בתנועות השפם של העכברים דרך מוחם.
בשלב הזה כבר כמעט לא נותרה ספקנות, וחוקרים רבים ברחבי העולם אימצו את השיטה והחלו לשנות תאים מסוימים במערכות שאותן חקרו, כדי לבדוק אם יוכלו לשלוט בתוצאות שונות אצל עכברים וכך לאשש את ההשערות שלהם לגבי תפקידן של רשתות עצביות שונות. במעבדתו של דיסרות הצליחו להעיר עכברים ישנים באמצעות אור, וכך לאשש את תפקידו של מנגנון שנחשד כמעורב בשליטה בערות ובשינה. ב-2012 הצליח דיסרות, יחד עם חוקרים אחרים, לזהות תאים מסוימים שהתעוררו לפעילות במצב של פחד, ואז לשחזר את הפחד באמצעות עירור התאים הללו באור, ללא הגירוי המפחיד. כלומר, החוקרים הצליחו להשפיע ישירות על הזיכרון דרך המוח. זו הייתה הפעם הראשונה שבה ניתן היה להצביע על תאים ספציפיים במוח המעורבים בזיכרון מסוים.
השלב הבא: טיפול בבני אדם
בחקר המוח מדברים לא מעט על תפקידם של אזורים מסוימים במוח ביצירת התנהגויות שונות, למשל ההיפוקמפוס, הקשור לשמירת זיכרונות לטווח ארוך, או הקורטקס הפרונטלי, האחראי לתפקודים ניהוליים. אך המצב בפועל מורכב הרבה יותר: תאי עצב מסוימים משפיעים על תאים אחרים שנמצאים באזורים מרוחקים מהם, בעוד שבאזור מסוים ניתן למצוא פלונטר של תאים האחראים לתחומים שונים. בזכות האופטוגנטיקה ניתן לעבור מהגישה הפחות מדויקת של חקר אזורים במוח לחקר תאים ספציפיים. החוקרים אכן זיהו רשתות מסוימות האחראיות בין היתר לכאב, להתנהגות חברתית, לתגובה לתגמול ולקשב.
בינתיים אי אפשר להנדס באופן דומה תאי מוח של בני אדם, וגם לא להחדיר למוחם סיבים אופטיים לצורך טיפול שגרתי. אולם בניסויים קליניים ראשונים נעשה ניסיון לטפל בעיוורון באמצעות החדרת חלבונים המגיבים לאור לרשתית של אנשים שהתעוורו. הניסוי נחל הצלחה והחזיר למטופל חלק מיכולת הראייה שלו. ישנו גם מחקר פעיל בשימוש בשיטה זו לשיפור שתלים קוכליאריים - שתלים המתרגמים אותות קוליים לאותות חשמליים וכך מסייעים בהשבת יכולת השמיעה. התקווה היא כי בעתיד ניתן יהיה להשתמש בעקרונות אלה לטיפול באפילפסיה, בפרקינסון ובדיכאון, ובהמשך במגוון מחלות מוח והפרעות נפשיות.
סיפורי החוקרים הזוכים
קרל דיסרות, בן 54, נולד בבוסטון לאב רופא וחוקר ולאם מורה לכימיה בתיכון. הוא דווקא חלם תחילה להיות סופר, חלום שהגשים כאשר כתב את הספר "Projections", העוסק בקשר בין ביולוגיה לרגש האנושי דרך סיפורים של מטופליו.
חבריו אמרו עליו לעיתון של אוניברסיטת סטנפורד: "הוא לא מדבר הרבה, אבל כשהוא מדבר, כל משפט נושא יותר משמעות מזה של אנשים אחרים". הם מתארים אדם שמשדר רוגע, אפילו אדישות, ואינו עוסק בקידום עצמי - אך מתחת לפני השטח בוערת אש. עוד הם מספרים כי יש לו זיכרון יוצא דופן. בכתבה בניו יורק טיימס הוא גילה פרט מעניין: בעוד שלחוקרים אחרים הרעיונות מגיעים בהליכה, בשחייה בבריכה או במקלחת, אצלו הרעיונות הטובים ביותר מגיעים כשהוא עומד קפוא במקום. "אחרת הקורטקס המוטורי שלי מפריע לי", הסביר. רק כאשר הרעיון מגיע, הוא מתחיל להתהלך.
עוד הסביר באותו ראיון כי הלילות שבהם בילה במיון הפסיכיאטרי ונתקל בחמישה מקרי חירום בו-זמנית בלילה ממוצע אפשרו לו לפתח את השלווה המפורסמת שלו - כי לא הייתה ברירה אחרת. כיום, לדבריו, הוא עושה שימוש באותן יכולות כדי לחשוב על בעיות מורכבות תוך נטרול המחשבות על החיים עצמם, כולל הקריירה המורכבת והעמוסה שלו.
היגמן, בן 72, נולד במינסטר שבגרמניה, למשפחה שבה כמעט כולם רופאים. בתחילת חייו התעניין דווקא במגלי ארצות, וכשהבין כי כל הארצות על פני כדור הארץ כבר התגלו, חשב לחקור את החלל. מאוחר יותר זיהה את המחקר כדרך לגלות לא מקום חדש, אלא ידע חדש. הוא עשה את הדוקטורט שלו במכון מקס פלנק ואחר כך שימש בו כחוקר, ושם גם התבצע הגילוי שעליו זכה בנובל.
כאשר זכה היגמן יחד עם דיסרות בפרס הארווי של הטכניון, הגיעו השניים לישראל כדי לקבל את הפרס. היגמן אמר: "עבורי זהו פרק חשוב יותר מפרסים אחרים שבהם זכיתי. לפני 120 שנה, ברלין הייתה מרכז המדע העולמי וגם איינשטיין עבד שם, ואז קרה האסון הגדול ביותר שהמיט מכה קשה על העם היהודי. ההתאוששות של יחסי גרמניה-ישראל היא תופעה נהדרת בעיניי. ביקרתי בישראל לראשונה ב-1997, ונדהמתי לגלות את הקשרים המדעיים המדהימים בין ישראל לגרמניה. הישראלים הם המדענים הכי חדשניים ופוריים באירופה, וחבל שלא נשארתי כאן זמן רב יותר".
גאורג נגל, בן 73, נולד בוויינגרטן שבגרמניה. כשהיה בן חמש חלה במחלה דלקתית מסוכנת ולא הצטרף לטיול משפחתי. במקום זאת נשאר בבית ובנה מנוע קיטור ורדיו מערכות מדעיות שנתנו לו הוריו לחג המולד - זו הייתה המתנה שקיבל בכל שנה, סיפר בעבר כשזכה בפרס שו, אם כי לא ציין אם זו הייתה המתנה שביקש מדי שנה. המחלה ליוותה אותו לאורך ילדותו, והוא בילה חופשות קיץ רבות בהתאוששות מניתוחים בבית החולים של אוניברסיטת וירצבורג, שבה הוא משמש כיום כחוקר.
אך הוא לא הפך לחוקר מיד. אף ששימש כעוזר מחקר כבר במהלך התואר הראשון, הוא החל את הקריירה שלו כמורה וכבעלים של בית קפה, "קפה כאוס", בעיר קונסטנץ. בהמשך, אחד הטיפולים הרפואיים שעבר הצליח והמחלה דעכה. כאשר המרצה שגייס אותו כעוזר מחקר בתואר הראשון הציע לו להצטרף אליו למשרה מלאה, הוא קפץ על המציאה. במקביל טיפח את העניין שלו באופנועים ובמצנחי רחיפה. במכון מקס פלנק פגש נגל את היגמן, והשאר היסטוריה.
גם בישראל חוקרים רבים עוסקים בתחום האופטוגנטיקה. בתחום פועלת גם חברה בשם Modulight, שהוקמה על ידי פרופ’ עופר יזהר ממכון ויצמן, שעשה את הפוסט-דוקטורט שלו אצל דיסרות. זוכה הנובל מכהן בוועדה המייעצת של החברה.
