原文作者：Miryam Naddaf & Ewen Callaway
2026年诺贝尔生理学或医学奖授予Karl Deisseroth、Peter Hegemann、Georg Nagel，表彰他们在光遗传学的研究成果为神经科学带来了开辟性影响。
从左至右：Karl Deisseroth、Peter Hegemann、Georg Nagel因在光遗传学方面做出的贡献被授予2026诺贝尔医学奖。来源：L-R Stanford Medicine, Humbold-Universität zu Berlin/Philipp Plum, Robert Emmerich/Universität Würzburg
长久以来，许多科学家心目中的夺奖热门——光遗传学（optogenetics）——用光脉冲控制大脑神经元的技术，终于摘得了2026年诺贝尔生理学或医学奖。这项技术彻底改变了神经科学家研究大脑的方式，为他们提供了一种能测试因果效应的途径。
三位获奖者分别是加州斯坦福大学的Karl Deisseroth、柏林洪堡大学的Peter Hegemann、德国维尔茨堡大学的Georg Nagel。三人将平等共享1200万瑞典克朗（约合120万美元）的奖金。
Deisseroth表示，作为一个夜猫子，他接到诺奖委员会的电话前，正在熬夜加班。“这完全是个惊喜，”他在斯坦福大学今日召开的记者会上表示。“我刚躺下，正准备入睡，床头的手机响了，”他说，“我大概有30秒的时间说不出话，但我很激动，很不知所措，很高兴。”
神经科学家梦寐以求的开关
神经科学家的目标是解析大脑的各种作用：大脑如何控制感受、行为和身体功能。为了理解大脑的运作方式以及脑细胞如何介导不同的行为，科学家需要一项能以很高的精度干预大脑这个系统的技术。
“光遗传学提供了一个绘制大脑图谱的机会，这是我们曾经梦寐以求的。”诺贝尔生理学或医学奖委员会主席Per Svenningsson在公布得奖者的新闻稿中表示。
本世纪初，Hegemann和Nagel在向着光源游动的莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）中发现了一种光敏蛋白，名为“通道视紫红质”（channelrhodopsin）[1,2]。在蓝光照射下，这种蛋白会打开，让带电分子流入细胞，形成微弱电流。
Deisseroth和同事在随后的工作中，将编码通道视紫红质蛋白的基因导入[3]啮齿动物的神经元，发现这能让神经元放电，并与其他神经元通讯。有了这项技术，神经科学家就能用一个光控“开关”干预神经系统中的特定细胞类型——这种方法后来被命名为光遗传学，彻底改写了神经科学。
“我们用光打开或关闭个体细胞，甚至是细胞类型或各脑区间的连接。我们能在行为、在认知过程中，以毫秒精度实时开关，这能让我们看到什么对大脑的功能很重要，并精确绘制功能和功能失调的图谱，” Deisseroth说，“这是工程学和医学的真正交叉。”
感光大脑
获奖者的工作“从根本上改变了神经科学的研究方式，影响了生物学以外的诸多领域，开辟了新的治疗可能”，华盛顿艾伦研究所（Allen Institute）所长、神经科学家Rui Costa说，“我在23年前第一次见到Karl，他当时已经在深入思考如何操纵特定神经元的活性，来理解并改变下游的行为。Karl不仅积极投身于科学发现，还无私分享了大量工具和试剂——这方面的影响力可与他的研究成果相提并论。”
通道视紫红质蛋白的发现和应用，带来了一个丰富多样的“光遗传学工具箱”，让不同领域的科学家得以用光来操控细胞活性。
光遗传学极大改变了基础科学，德国法兰克福大学神经科学家Alexander Gottschalk说，“用那么简洁、那么精准的方式，就能知道哪个细胞会起响应。领域内的很多学者盼了这么多年，现在终于拿奖了。”
Gottschalk与三位得主都有合作，但与Nagel最熟悉。“他是个很谦逊、很低调的人，”Gottschalk说，“我很高兴他今天能得奖，他是实至名归的。”
临床应用
光遗传学工具所带来的各类发现，推动我们进一步理解大脑健康与疾病状态下的脑功能，包括抑郁症、精神分裂症、帕金森病和阿尔茨海默病。
光遗传学还被直接用于治疗一类失明。临床试验方面，光遗传学已被用于恢复视网膜色素变性患者的部分视力，这种遗传病会导致视网膜的感光细胞逐渐死亡。四家生物科技公司正在开展将光遗传学技术用于视网膜色素变性的临床试验。其中，美国Nanoscope Therapeutics公司的技术正在申请美国食品药品监督局的批准。
诺贝尔委员会秘书长Thomas Perlmann（右）宣布了医学奖得主。来源：Jonathan Nackstrand/AFP via Getty
“医学应用指日可待，”德国明斯特大学合成生物学家Seraphine Wegner说。除了治疗视力丧失，研究人员还在试图恢复听力以及开发移植物。还有更多应用在路上：“试想你能用光控制糖尿病，用光而不是扎手指就能获得胰岛素，”Wegner说，“我最希望在这个领域看到的是：我们能用光调控细胞的任意功能。”
终于得奖
香港大学和伦敦大学学院的神经科学家Michael Hausser表示，距离光遗传学首次摘得重要奖项——2013年的大脑研究奖（Brain Prize）——已经过去了13年。领域内的很多人都怀疑诺奖委员会还会不会来电了。
Hausser认为，转折点在于光遗传学在失明等人类疾病上的进展，以及在非人灵长类上的成功应用。
一项改变神经科学领域的技术，竟是从研究藻类趋光性开始的，“这说明意料之外的发现往往来自非常基础的研究。我认为这个故事非常美好”，Hausser说。
在光遗传学出现前，神经科学家操纵大脑的主要工具是直接用电刺激细胞。但直到最近，这种方式往往会刺激大量神经元，而不是少数几个目标神经元。
光遗传学工具改变了这一局面。研究人员如今可以“开关”特定神经元，测试它们对于某些行为是否是必须的，以及是否作用于某种疾病，Hausser说，“这完全改变了整个领域，还有潜力改变大脑疾病的治疗方式。”
“我们很多人等这个奖等了很多年，因为大家一直觉得Peter Hegemann应该拿这个奖。他从来不在乎别人的看法，但对于事物在机制层面的运作非常感兴趣，” 柏林夏里特医学院的神经科学家、曾在柏林洪堡大学Hegemann 实验室做博士生的Jonas Wietek说道。
“我很荣幸能和Peter以及Georg一起拿奖，” Deisseroth说，“与这两位科学家的合作是这20年里我最享受的时光之一。”
参考文献：
Nagel, G. et al. Science 296, 2395–2398 (2002).
Nagel, G. et al. Proc. Natl Acad. Sci. USA 100, 13940–13945 (2003).
Boyden, E. S., Zhang, F., Bamberg, E., Nagel, G. & Deisseroth, K. Nature Neurosci. 8, 1263–1268 (2005).
原文以Medicine Nobel awarded for brain ‘switch’ that controls neurons with light标题发表在2026年10月5日《自然》的新闻版块上
©nature
Doi：10.1038/d41586-026-03091-2
