#141 Kennis Infuus - De Toekomst van Optogenetica

Een groen algje dat naar het licht zwemt, leverde dit jaar de Nobelprijs op. Het laat zien hoe diep licht in je biologie verweven zit.

Terwijl je dit leest, ligt ik waarschijnlijk tussen het koraal te snorkelen in Indonesië. De eerste twee weken verblijf ik op een plek die een stuk primitiever is dan je gewend bent, en daar ga ik iets doen wat ik al heel lang niet meer gedaan heb: echt vakantie houden.

De afgelopen maanden waren druk en op werkvlak behoorlijk chaotisch. Ik merk aan alles dat ik die rust nodig heb. Daarom nam ik van de week voorlopig de laatste aflevering van de N = 1 Podcast op waarin ik verder inging op de afgelopen periode en nood aan vakantie. Hoewel het pijn doet de “streak” van iedere week een podcast maken te doorbreken, moet ik natuurlijk ook mijn eigen verhaal leven en daardoor net zo hard uitrusten als dat er gewerkt wordt.

Toch is er nog iets heel gaafs te bespreken. Afgelopen maandag werd namelijk de Nobelprijs voor Geneeskunde bekendgemaakt, en die gaat over precies het thema waar ik je week in week uit over vertel: hoe licht het leven aanstuurt.

Een algje dat naar het licht zwemt

Op 5 oktober maakte het Karolinska Instituut in Stockholm bekend dat Karl Deisseroth, Peter Hegemann en Georg Nagel de Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde 2026 krijgen. Ze worden geëerd voor hun ontdekkingen rondom lichtgestuurde ionkanalen en optogenetica.

Het verhaal begint bij een piepklein, eencellig groen algje met de naam Chlamydomonas (heeft voor zover ik weet niets met de SOA Chlamydia te maken..). Hegemann vroeg zich begin jaren negentig af hoe dit beestje zo razendsnel naar het licht kan zwemmen. We hebben het over een reactie binnen een halve milliseconde. Eigenlijk is het logisch dat dat nodig is, want een alg doet aan fotosynthese. Wie zijn energie uit licht haalt, moet licht kunnen vinden.

Chlamydomonas heeft daarvoor een soort primitief oogje. Je ziet het onder de microscoop als een oranje vlekje, de oogvlek. Die oranje kleur komt van carotenoïden, dezelfde pigmenten die je in wortels en eidooiers vindt. Direct boven die vlek zitten in de celwand de lichtsensoren die Hegemann en Nagel uiteindelijk vonden. Ze noemden het eiwit channelrodopsine.

Die naam vertelt je eigenlijk al wat het is. “Channel” staat voor kanaal. Rodopsine is de naam van het lichtgevoelige pigment in de staafjes van je eigen netvlies, waarmee je licht en donker waarneemt. Channelrodopsine is dus een lichtgevoelig kanaaltje in de celwand. Valt er blauw licht op, dan gaat het kanaal open en stromen positief geladen deeltjes/elektrolyten zoals natrium de cel in.

Je ziet Chlamydomonas met de oranje oogvlek, het channelrodopsine in het membraan, de zweepharen en de zwemrichting naar het blauwe licht.

Van licht naar stroom

Waarom is dat zo bijzonder? Laten we maar weer eens bij het begin beginnen.

Iedere cel in je lichaam houdt een kleine elektrische spanning vast over haar membraan. De binnenkant is negatief geladen ten opzichte van de buitenkant. Je kunt je cel daarom voorstellen als een minuscuul batterijtje. Gaan er kanaaltjes open en stromen er positieve ionen naar binnen, dan valt die spanning even weg. Dat noemen we depolarisatie. In een zenuwcel zet dat een elektrische golf in gang en vuurt de cel.

Met andere woorden: channelrodopsine is een schakelaar die een lichtsignaal direct omzet in een elektrisch signaal. Schijnt er licht op, dan loopt er stroom.

Nagel liet in 2003 zien dat het eiwit ook werkt wanneer je het gen in een heel ander organisme stopt, namelijk in kikkereitjes. Deisseroth zette daarna de grote stap. Hij bracht het gen in zenuwcellen van ratten in, en vanaf dat moment kon je met blauw licht een zenuwcel aan en uit zetten. In 2006 kreeg de techniek de naam optogenetica.

Waarom is dat een Nobelprijs waard? Onderzoekers kunnen nu heel gericht één type zenuwcel laten vuren in een levend brein. Verandert het gedrag van een muis zodra je een bepaald groepje cellen aanzet, dan weet je dat die cellen bij die functie horen. Deisseroth liet bijvoorbeeld de snorharen van muizen bewegen door specifieke cellen in de motorische hersenschors te activeren. Vroeger kon je alleen zien welke hersengebieden actief waren tijdens een taak. Nu kun je oorzaak en gevolg aantonen. Het Nobelcomité vergeleek het oude beeld van het brein met een schetsmatige kaart vol vraagtekens, die nu stukje bij beetje wordt ingevuld. Inmiddels loopt er zelfs onderzoek naar het herstellen van zicht bij mensen met erfelijke netvliesaandoeningen.

Probeer de Zonnemens zeven dagen gratis