获得者为卡尔·戴瑟罗斯(Karl Deisseroth)、彼得·黑格曼(Peter Hegemann)和格奥尔格·纳格尔(Georg Nagel),以表彰他们在光控离子通道和光遗传学方面的发现。
卡尔·戴瑟罗斯(Karl Deisseroth):把感光蛋白变成研究大脑的工具
戴瑟罗斯兼具神经科学家、生物工程学家和精神科医生身份。他于1992年获得哈佛大学生化科学学士学位,1998年获得斯坦福大学神经科学博士学位,2000年获得医学博士学位,随后完成精神科住院医师培训。他目前担任斯坦福大学生物工程学及精神病学与行为科学教授,并继续从事临床工作。
2005年,他与Edward Boyden、Feng Zhang、Georg Nagel等合作者发表关键研究:将通道视紫红质ChR2表达在哺乳动物神经元中,利用光脉冲实现毫秒级的神经活动控制。此后,他持续发展光遗传学,用于研究特定神经细胞和回路如何影响行为及精神疾病相关现象。
彼得·黑格曼(Peter Hegemann):从“绿藻为什么朝光游动”追踪分子机制
黑格曼的背景是化学、生物化学和生物物理学。他在明斯特和慕尼黑学习化学,1984年完成博士研究,后来先后在雷根斯堡大学和柏林洪堡大学任职。
他的研究起点是一个基础问题:单细胞绿藻怎样感知光,并改变运动方向?通过研究莱茵衣藻的光诱导电流,他与同事提出,感光功能和离子通道功能可能集中在同一种蛋白上,随后与纳格尔合作验证。这为光遗传学提供了关键的天然分子工具。
格奥尔格·纳格尔(Georg Nagel):证明这种蛋白确实是“光控离子开关”
纳格尔学习过生物学和生物物理学,1988年获得法兰克福大学博士学位,曾在耶鲁大学、洛克菲勒大学和马克斯·普朗克生物物理研究所工作,2004年起在维尔茨堡大学任教授。
他的关键贡献是将藻类感光蛋白表达在其他细胞中,用电生理方法直接测量其功能。他与黑格曼等合作者分别于2002年和2003年报告ChR1和ChR2,证明这些蛋白能够受光激活、让离子穿过细胞膜,并改变膜电位,为控制神经元活动奠定基础。
三人的贡献可以这样理解:黑格曼与纳格尔等人发现并验证天然的“光控开关”,戴瑟罗斯与合作者进一步将其发展为研究神经系统的精密工具。光遗传学让科学家不仅能观察哪些神经元在活动,还能主动操控特定神经元,检验它们是否真正参与某种行为或脑功能。
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