2026年のノーベル医学・生理学賞は、海外の研究者3名に送られました。
- カール・ダイセロス教授
（アメリカ・スタンフォード大学） - ペーター・ヘーゲマン教授
（ドイツ・フンボルト大学ベルリン） - ゲオルク・ナーゲル教授
（ドイツ・ヴュルツブルク大学）
授賞理由は、「光遺伝学」という革新的な技術の誕生に貢献したこと。
医学生理学は（一応）ボクの専門なので、自己学習の意味合いも含めて、できる限りわかりやすくまとめてみました。
ノーベル賞の授賞理由
光遺伝学とは？
そもそも光遺伝学とは、
光を使って、脳における特定の細胞をピンポイントで刺激する技術です。
みなさんご存知の通り、「脳」は生物の体をコントロールする司令塔
さらに、脳の中でも領域ごとのざっくりとした役割の違いがあることは、これまでの研究から明らかになっていました。
＜例＞
- 海馬：記憶の一時的な保存
- 大脳：記憶の長期的な保存
- 小脳：筋肉の収縮調節（運動機能）
- 脳幹：内蔵機能の調節（自律神経系）
しかし、脳のより深いメカニズムを明らかにするには、領域単位を超えて、個々の「細胞単位」で役割の違いを調べていく必要があります。
「光遺伝学」はそのための優れた実験手法として認められ、今回のノーベル賞となったようです。
光遺伝学の手法
光遺伝学の手法をざっくり紹介
光遺伝学で中心的な役割を担っているのは、微生物由来のロドプシンタンパク質。
特定の波長の光を照射すると、イオンポンプの機能を発揮することが知られています。
例えば、ロドプシンタンパク質の一種「チャネルロドプシン2」は、青色光で開く陽イオンチャネル
これをウイルスベクターなどにより脳細胞に導入した遺伝子改変マウスを作成。
このマウスに特定の波長の光を照射することで、ロドプシンタンパク質が組み込まれた脳細胞のみを活性化できるというわけです。
光遺伝学を用いることで、人口的に「快感・不快感を作り出すこと」や「攻撃性を操ること」ができたと報告されています。
光遺伝学の貢献
続いて光遺伝学による貢献。
この技術が誕生したことにより、我々に何がもたらされたのかを調べてみました。
脳科学の飛躍的な進歩
まずは冒頭で書いた通り、脳科学の分野における飛躍的な進歩
脳の仕組みを明らかにするために、以前までであれば、「薬物」や「電気刺激」が用いられていましたが、無関係な部位に作用してしまうことや、効果が出るまでのタイムラグがノイズとなっていました…
ここで、光遺伝学が誕生！
特定の細胞に、光を当てた瞬間だけ刺激を与えることができるようになり、どの細胞が何をしているのかを突き止められるようになりました。
実際に、光遺伝学の誕生により、記憶の正体が特定の細胞の集合であるなんてことも新たに証明されています。
医療への応用
もう一つが、光遺伝学の技術を医療に応用できること。
最も注目されているのは、「視覚の治療」
失明状態の患者の網膜にロドプシンタンパクを導入し、光信号を脳に伝達させる治療法の開発が進んでいます。
既に人を対象とした臨床試験が行われており、「光を感じることができる」、「物の大まかな形や位置を識別できる」といったレベルまで回復したと報告されているようです。
他には、「てんかん」、「パーキンソン病」、「うつ病」などの「神経・精神疾患の治療」
いずれも臨床試験まで開発の進んだものはありませんが、特定の異常な回路だけを光で狙い撃ちできるという光遺伝学の特性を応用した治療法が、世界中で研究されているようです。
光遺伝学の歴史
1. 光遺伝学の誕生
- 1971年: フランシス・クリックの予言
→ 脳の謎を解き明かすには、
光を利用することが理想であると言及
- 1991年: クラミドモナスで光電流を観測
（ヘーグマン氏）
→ 光で電流を流すタンパク質の存在を提唱
- 2002年: チャネルロドプシン(ChR1)発見
（ヘーグマン氏・ナーゲル氏）
→ ついに目的のタンパク質を発見！
- 2003年: チャネルロドプシン2(ChR2)発見
（ヘーグマン氏・ナーゲル氏）
→ ChR1より効率的に機能するタンパク質
後に、光遺伝学の主役となる
- 2005年: ラット神経細胞でChR2駆動成功
（ダイセロス氏）
→ 培養細胞での成功
ここで「光遺伝学」と名付けられる
2. 生体での応用に成功
- 2005年: 生きた線虫の操作に成功
（ゴチャーク氏・ナーゲル氏）
→ 初めて生きた生物で成功
光で線虫の運動を操作した
- 2007年: 生きたマウスの操作に成功
（ダイセロス氏）
→ 初めて生きた哺乳類での成功報告
睡眠状態から強制覚醒させた
- 2012年: ChRの立体構造を解明
（濡木理氏）
→ ChRの人工的なカスタマイズが可能に
光の感度や色を変えられるようになった
- 2012年: マウスの記憶の操作に成功
（利根川進氏）
→ 偽の記憶を人工的に植え付けた
- 2013年: 極小LEDの埋込技術の誕生
→ 無線で脳内に光を照射可能になった
- 2017年: マウスの記憶の操作に成功２
（中国の研究チーム）
→ 負け犬マウスをボスマウスへ変貌させた
マインドコントロールの成功例
3. ヒトへの応用に成功
- 2021年: ヒトへの応用に成功
→ 「網膜色素変性症」患者の臨床試験
視力の一部が回復したと報告
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