Medizin-Nobelpreis 2026 | Medizin-Nobelpreis für die Erfinder der Optogenetik

Anna Wedell (vorne, l-r), Per Svenningsson, Abdel El Manira und der Sekretär der Nobelversammlung des Stockholmer Karolinska-Instituts, Thomas Perlmann, bei der Bekanntgabe der Nobelpreisträger für Physiologie oder Medizin, Karl Deisseroth, Peter Hegemann, Georg Nagel, die auf einem Display abgebildet sind, im Karolinska-Institut. Foto: dpa/Steffen Trumpf Vor knapp 20 Jahren gelang es der Arbeitsgrupe von Karl Deisseroth an der Stanford University, das Verhalten von Labormäusen über Lichtsignale im Gehirn zu steuern. Sie konnten die Mäuse gezielt dazu bringen, ihre Schnurrhaare zu bewegen oder sie aus dem Schlaf zu wecken. Mit der zugrundeliegenden Methode, genannt Optogenetik, experimentieren seither Labore weltweit, wecken in den Versuchstieren angsteinflößende Erinnerungen oder lassen sie jegliche Angst vergessen und vieles mehr. Das Einbringen bestimmter Gene in die Gehirne von Mäusen ermöglicht es, Nervensignale mittels Licht an- oder abzuschalten.

Der US-Amerikaner Karl Deisseroth und die beiden Deutschen Peter Hegemann und Georg Nagel erhalten in diesem Jahr den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin »für ihre Entdeckungen im Bereich der lichtgesteuerten Ionenkanäle und der Optogenetik«, deren Produkt dieses Verfahren ist.

Obwohl die fremdgesteuerten Mäuse kurzzeitig mediale Aufmerksamkeit auf sich zogen, geht es bei den Versuchen in erster Linie darum, ein besseres Verständnis zu entwickeln, wie neuronale Prozesse funktionieren – es handelt sich also um Grundlagenforschung. Nun können funktionelle Karten des Gehirns erstellt werden, erklärte Anna Wedell, Professorin am Karolinska-Institut bei der Bekanntgabe der diesjährigen Laureaten.

»Die Technik der Optogenetik, für deren Entwicklung Deisseroth, Hegemann und Nagel ausgezeichnet wurden, ermöglicht die gezielte Erforschung einzelner neuronaler Schaltkreise im Tiermodell. Seit 20 Jahren sind damit erstaunliche Erkenntnisse für psychische Erkrankungen gewonnen worden, so z.B. für Verhaltensänderungen, das Belohnungssystem oder Schaltkreise für Angst«, kommentiert Sebastian Walther, Direktor der Klinik für Psychiatrie, Psychosomatik und Psychotherapie am Universitätsklinikum Würzburg. An der Universität Würzburg war auch Georg Nagel zuletzt tätig.

Das mit optischen Signalen stimulierbare Mäusegehirn ist aber erst Resultat mehrerer bahnbrechender Entdeckungen der drei diesjährigen Laureaten im Bereich Medizin. Alles fing mit einzelligen Algen an, die Peter Hegemann, seinerzeit am Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried tätig, beobachtete. Die Alge Chlamydomas ist in der Lage, extrem schnell zu einer Lichtquelle zu schwimmen. Dafür, dass sie Licht wahrnimmt, sorgt ein kleiner Augenfleck auf der Zelloberfläche, den Hegemann weiter untersuchte. Dabei stellte er fest, dass Chlamydomas 20-mal schneller auf Licht reagierte als das menschliche Auge.

Gemeinsam mit Georg Nagel, der am Max-Planck-Institut für Biophysik in Frankfurt forschte, ging Hegemann der Frage nach, was hinter dieser schnellen Reaktion steckte. Sie entdeckten ein von der Alge produziertes Protein, das als Ionenkanal fungiert, also als ein Weg der Signalübertragung. (Auch die Entdeckung von Ionenkanälen war einst ein Durchbruch im Verständnis lebendiger Organismen, für das Erwin Neher und Bert Sakmann bereits 1991 mit dem Medizin-Nobelpreis ausgezeichnet worden waren.)

»Die Technik der Optogenetik ermöglicht die gezielte Erforschung einzelner neuronaler Schaltkreise im Tiermodell.«

Hegemann und Nagel konnten ein lichtsensitives Protein isolieren, dem sie den Namen Kanalrhodopsin (englisch: Channelrhodopsin) gaben. Wenn sie die DNA für dieses Protein in die Zellen anderer Organismen einbrachten, wurden diese ebenfalls empfänglich für Lichtsignale. Hier kam der Neurowissenschaftler Karl Deisseroth ins Spiel, der auf der Suche nach einem Protein war, um elektrische Impulse in Nervenzellen auszulösen. Als er von Kanalrhodopsin hörte, bat er Georg Nagel um die DNA dieses Proteins. Mit dieser gelang es seiner Forschungsgruppe im Jahr 2005, die Aktivität von Nervenzellen in lebendigen Tieren zu kontrollieren.

Auch wenn die Nervensteuerung über Lichtsignale von außen (beziehungsweise innen, denn den Versuchsmäusen wird immer noch ein Glasfaserkabel ins Gehirn geführt) für Laien nach Orwells »1984« klingt – in Bezug auf den Menschen hat die Optogenetik bislang noch kaum Ansätze für eine praktische medizinische Anwendung. Damit Nervenzellen überhaupt mit Licht manipuliert werden können, müssten sie ja erst einmal genetisch so verändert werden, dass die Zellen in der Lage sind, Kanalrhodopsin zu produzieren. Um auf bestimmte neurologische Krankheiten wie Parkinson, aber auch auf schwere Depressionen oder Suchterkrankungen einzuwirken, bietet die Optogenetik daher nur genauere Hinweise, welche neuronalen Netzwerke daran beteiligt sind, aber keine direkten Therapiemöglichkeiten.

Zwei konkrete therapeutische Ansatzpunkte für die Optogenetik nennt das Karolinska-Institut: die Wiederherstellung eines Teils des Sehvermögens bei der Augenkrankheit Retinitis pigmentosa und die Verbesserung von Cochlea-Implantaten für Gehörlose oder stark Hörgeschädigte.

»Gehen die natürlichen lichtempfindlichen Photorezeptoren verloren, können andere Nervenzellen der Netzhaut erhalten bleiben. Diese sollen mithilfe optogenetischer Verfahren lichtempfindlich gemacht werden und so einen Teil der Funktion der verlorenen Photorezeptoren übernehmen«, schreibt auch die Universität Bonn über eine mögliche künftige Behandlung der Retinitis pigmentosa. Ein Team unter Leitung von Volker Busskamp in Bonn entwickelt optogenetische Verfahren für die Erforschung degenerativer Netzhauterkrankungen. Netzhautorganoide sorgen dabei dafür, dass nicht mehr an Versuchstieren geforscht werden muss.

Bei Cochlea-Implantaten wiederum wird nach heutigem Stand der Technik der Hörnerv mit elektrischen Signalen stimuliert. Mit Optogenetik könnten die Signale per Licht und präziser übertragen werden. Voraussetzung wäre allerdings eine Gentherapie, die den Hörnerv das lichtempfindliche Protein bilden lässt. Erste klinische Studien hierzu sind an der Universitätsmedizin Göttingen geplant.

Karl Deisseroth, Jahrgang 1971, ist Professor für Biotechnologie, Psychiatrie und Verhaltensforschung am Howard Hughes Medical Institute und an der Stanford University in den USA. Peter Hegemann, Jahrgang 1954, ist Senior-Forschungsprofessor für Neurowissenschaften am Institut für Biologie der Humboldt-Universität zu Berlin. 1984 promovierte er am Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried. Georg Nagel, Jahrgang 1953, war Professor für Molekulare Pflanzenphysiologie und danach bis Ende Juni 2026 Seniorprofessor an der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU). Die ausgezeichneten Arbeiten stammen aus seiner Zeit als Forschungsgruppenleiter am Max-Planck-Institut für Biophysik bis zum Jahr 2004.

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