Карл Дейссерот: психиатр, который научился управлять нейронами с помощью света

Карл Дейссерот

Photo: Christopher Michel / CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Родился	18 ноября 1971 г. Boston, Massachusetts, United States
Род занятий	Психиатр и нейробиолог
Награды	Премия Albany Medical Center · Премия Диксона в области медицины · Премия Массри

Большинство лауреатов в области медицины перестают лечить пациентов задолго до звонка из Стокгольма. Карл Дайссерот не перестал. Учёный из Stanford, давший нейробиологии возможность включать и выключать выбранные клетки мозга вспышкой синего света, по-прежнему сидит напротив людей с тяжёлыми психическими расстройствами и слушает, как они пытаются описать словами состояния, которым трудно подобрать описание. По его словам, эти разговоры напрямую влияют на то, что его лаборатория проверяет дальше. Нобелевская премия, которую он теперь разделил с коллегами, отмечает созданный инструмент. Но именно в клинике продолжают возникать вопросы, ради ответа на которые этот инструмент и был создан.

Метод называется оптогенетикой — это название придумал сам Дайссерот. В его основе лежит каналродопсин — белок одноклеточной зелёной водоросли, открывающий пору под воздействием света. Если внедрить ген этого белка в выбранную группу нейронов, клетки начинают срабатывать по команде с точностью до миллисекунды, тогда как соседние остаются неподвижными. Для дисциплины, которая поколениями связывала участки мозга с поведением, наблюдая за тем, что нарушается после их повреждения, это означало возможность наконец задать причинно-следственный вопрос: включить эту цепь — и посмотреть, что сделает животное. «Мы используем свет не для сбора информации, а для того, чтобы вызывать события», — сказал он STAT утром в день объявления.

Дайссерот родился в Бостоне 18 ноября 1971 года; его отец, Альберт Дайссерот, был онкологом. В 1988 году Карл окончил школу St. John’s School в Хьюстоне. Он изучал биохимические науки в Harvard и получил диплом в 1992 году, а затем переехал на запад страны, в Stanford, где в 1998 году защитил докторскую диссертацию по нейробиологии в лаборатории Ричарда Цяня, а в 2000-м получил медицинское образование. По его словам, когда он начинал изучать медицину, психиатрии даже не было на горизонте. Всё изменилось во время ординатуры. В больничных отделениях он сталкивался с состояниями, которые медицина умела подробно описывать, но могла лишь в общих чертах объяснить. Разрыв между этими двумя возможностями и стал основой его исследовательской программы.

Собственную лабораторию в Stanford он открыл в 2004 году. В июле того же года в его блокноте появилась запись о первой реакции нейронов, несущих каналродопсин, на свет. Этот белок ранее охарактеризовали Петер Хегеманн и Георг Нагель, изучавшие водоросли. Статья вышла в Nature Neuroscience в 2005 году; первым автором был Эд Бойден, а среди соавторов — Фэн Чжан, Эрнст Бамберг и Нагель. В том же году National Institutes of Health вручила Дайссероту премию Director’s Pioneer Award. В 2006 году он дал название новой области, а к 2007-му оптический переключатель уже работал в мозге живых мышей. В 2010 году журнал Nature Methods назвал оптогенетику методом года. С 2009 года он работает исследователем в Howard Hughes Medical Institute.

В той же лаборатории появилось и второе изобретение. В 2013 году Дайссерот стал старшим автором статьи о CLARITY — методе, созданном вместе с его постдокторантом Кванхуном Чоном и нейробиологом Вивианой Градинару. Он позволяет превратить целый мозг в прозрачный гидрогель, через который могут проходить свет и молекулярные зонды. Более поздние варианты этой технологии обработки гидрогеля и тканей, например STARmap, позволяют считывать активность генов в отдельных клетках в трёх измерениях, не разрезая ткань на срезы. Параллельно с обоими направлениями работы группа Дайссерота и лаборатория Хегеманна получили структуры каналродопсинов с высоким разрешением и объяснили, как пора выбирает ионы и цвета света.

О присуждении премии 5 октября 2026 года объявила Нобелевская ассамблея при Karolinska Institutet. Награду разделили Дайссерот, Хегеманн и Нагель — «за открытия, связанные со светоуправляемыми ионными каналами и оптогенетикой». Правила ограничивают число лауреатов Нобелевской премии тремя именами, и из-за этого ограничения некоторые учёные остались за бортом. После объявления больше всего возражений комментаторы в соцсетях высказали по поводу отсутствия Бойдена, который теперь работает в MIT; на просьбы прокомментировать ситуацию он не ответил. В собственных справочных материалах комитет отмечает заслуги и других пионеров, в том числе Геро Мизенбёка, который в 2002 году первым сделал обычные нейроны чувствительными к свету, и Чжоухуа Пана, проверявшего каналродопсин на клетках сетчатки. Дайссерот высказывается о приоритете открытий откровеннее многих: он опубликовал страницы блокнота за июль 2004 года и регулярно называет лаборатории, в том числе группы Штефана Херлитце, Александра Готтшалька, Хирому Яво и Пана, которые в течение следующего года получили схожие результаты. Есть и ещё одна оговорка, о которой во время празднований обычно умалчивают. Несмотря на широкое применение метода в лабораториях, в собственном описании Нобелевского комитета его клиническое использование сводится лишь к попыткам восстановить зрение у людей с нарушениями зрения. Психиатрические перспективы, на которые могут надеяться пациенты Дайссерота, пока остаются предметом исследований.

Он также пытался объяснить, что нейронные цепи значат для людей, которых лечит. Книга Projections, выпущенная издательством Random House в 2021 году, соединяет истории встреч с пациентами и рассказ о нейронных цепях, лежащих в основе эмоций, и утверждает, что психические состояния образуют спектр, корни которого уходят в эволюционную историю. Название обыгрывает сразу два значения: защитный механизм, знакомый психиатрам, и длинные отростки, с помощью которых нейрон передаёт сигнал удалённой клетке-мишени.

Звонок из Нобелевского комитета застал его после полуночи в Калифорнии. Он допоздна работал над статьёй, только что лёг, и ему позвонили первым из трёх лауреатов. В интервью, записанном той ночью, пока остальные домочадцы спали, он рассказал о недавнем направлении исследований: его команда с помощью света задавала ритм сердцу мышей, чтобы проследить, как изменения частоты сердечных сокращений влияют на состояние мозга и поведение, — это позволяло передавать сигналы от тела к мозгу с точностью переключателя. На момент объявления премии ему было 55 лет. Своих коллег-лауреатов он назвал давними соавторами и друзьями, с которыми за многие годы делил публикации, конференции и кружки пива.

Нобелевская премия стала вершиной череды наград, в которую уже входили Lasker Basic Medical Research Award 2021 года, разделённая с Хегеманном и Дитером Остерхельтом; Kyoto Prize 2018 года, самым молодым обладателем которой он стал; Canada Gairdner International Award, полученная в том же году; Harvey Prize, вручённая ему вместе с Хегеманном в 2016 году; Breakthrough Prize in Life Sciences; а также Brain Prize 2013 года, которую он разделил с пятью другими исследователями оптогенетики, в том числе с Бойденом. Он состоит в National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine США.

Он женат на нейробиологе из Stanford Мишель Монже, у них четверо детей; кроме того, у него есть сын от предыдущих отношений. В Stanford он занимает именную профессорскую должность D.H. Chen в области биоинженерии, а также профессорскую должность на кафедре психиатрии и поведенческих наук и работает лечащим врачом в больнице Stanford.

Церемония в Стокгольме назначена на 10 декабря. После неё, по его словам, всё останется как прежде: ночная работа над статьями, лаборатория и пациенты, чьи описания собственных ощущений остаются самыми трудными данными из всех, с которыми ему приходится иметь дело.

Теги: Georg Nagel, Karl Deisseroth, Peter Hegemann, оптогенетика, Stanford University, Ed Boyden