Петер Хегеман: биофизик, который советует молодым учёным не улучшать оптогенетику

Петер Хегеман

Родился	11 декабря 1954 г. Münster, Germany
Род занятий	Биофизик
Награды	Премия Массри · Премия Готтфрида Вильгельма Лейбница · Премия Мозга

На вопрос, как молодым исследователям усовершенствовать оптогенетику, Петер Хегеманн каждый раз отвечает журналистам одно и то же: никак. Им стоит заняться чем-то новым. Странные слова от человека, которому Нобелевская ассамблея только что приписала начало всей этой истории. Но Хегеманн привык уходить из научных областей, прежде чем те успевают вокруг него сложиться. На пресс-конференции в Берлинском университете имени Гумбольдта он перечислил повороты своей карьеры: химик, затем биохимик, потом десятилетие в физиологии растений, а после — профессорские должности в области биохимии и биофизики. «А теперь я нейробиолог, — сказал он, — хотя за всю жизнь не провёл ни одного нейробиологического эксперимента».

Премия, которой он поделился с Георгом Нагелем из Вюрцбургского университета и Карлом Дайсеротом из Стэнфордского университета, отмечает открытия, связанные со светоуправляемыми ионными каналами и оптогенетикой. В изложении самого комитета история начинается с него. «Всё началось с любознательности Петера Хегеманна», — говорится в пресс-релизе: он хотел понять, как одноклеточная зелёная водоросль хламидомонада направляет движение к источнику света. Ответом стал каналродопсин — белок, который улавливает свет и одним движением открывает пору в клеточной мембране. Попав в нервную клетку, он позволяет исследователям включать её с помощью синего света. Хегеманн до сих пор помнит первую реакцию журнала Science на это открытие: «Ионный канал из тины». Сообщество исследователей хламидомонад, добавляет он, такой шутке не обрадовалось.

В его школьные годы ничто не предвещало такого пути. Хегеманн родился в Мюнстере 11 декабря 1954 года и вырос в Ахене в семье врачей. В гимназии гуманитарного профиля он годами переводил, как ему запомнилось, скучные рассказы о римских и греческих войнах; нравились ему только естественные науки, искусство и музыка. Он играл на флейте в школьном оркестре, ездил на мотоциклах, а свои оценки и в школе, и в университете считает совершенно средними. Он изучал химию в Мюнстере, а затем в Мюнхене, где переключился на биохимию.

Решающий для его карьеры выбор он сделал в Институте биохимии Общества Макса Планка в Мартинсриде. Там в 1984 году он защитил докторскую диссертацию в группе Дитера Эстерельта, изучая галородопсин — светоуправляемый хлоридный насос микроорганизма, приспособленного к жизни в солёной среде. По воспоминаниям Хегеманна, Эстерельт предложил ему два варианта: оставаться с ним сколько угодно, хоть до выхода на пенсию, или заняться собственным делом и уйти через пять лет. Хегеманн выбрал второе. Кеннет Фостер предположил в статье, что светочувствительный датчик водоросли — это родопсин, представитель семейства молекул, работающих и в глазах животных. Хегеманн провёл год в постдокторантуре в лаборатории Фостера в Сиракузском университете, а затем вернулся в Мартинсрид, чтобы возглавить собственную группу.

В начале 1990-х он обнаружил загадку, которая занимала его следующее десятилетие. С помощью крошечных электродов, установленных у глазного пятна водоросли, он зарегистрировал электрический импульс через полмиллисекунды после попадания света — более чем в двадцать раз быстрее, чем проходит цепочка химических реакций, превращающая свет в сигнал в человеческом глазу. Хегеманн заключил, что один и тот же белок должен улавливать свет и служить ионным каналом. Коллеги отнеслись к этой гипотезе скептически, а белок распадался всякий раз, когда его пытались выделить. В 1993 году он перешёл в Регенсбургский университет на должность профессора биохимии. На рубеже тысячелетий его группа обнаружила двух кандидатов в опубликованных японскими исследователями последовательностях генов хламидомонады и отправила их Георгу Нагелю в Институт биофизики Общества Макса Планка во Франкфурте. Нагель ввёл их в яйцеклетки лягушек и наблюдал, как те открываются под действием света. Вместе с Нагелем и Эрнстом Бамбергом Хегеманн описал каналродопсин-1 в журнале Science в 2002 году, а каналродопсин-2 — вариант, который взяла на вооружение нейронаука, — в PNAS в 2003 году.

Новый инструмент быстро распространился. В 2005 году лаборатория Дайсерота использовала каналродопсин-2, чтобы заставить культивируемые нейроны крысы срабатывать по команде; в том же году Хегеманн стал соавтором исследования, в котором с его помощью активировали нервную систему эмбрионов цыплят. В Берлинском университете имени Гумбольдта, где он стал профессором экспериментальной биофизики, его лаборатория превратилась в мастерскую по созданию новых вариантов. В 2014 году его группа превратила каналродопсин в управляемый светом хлоридный канал, который не возбуждает нейроны, а подавляет их активность. Грант Европейского исследовательского совета, полученный в 2016 году, позволил начать поиск светочувствительных ферментов; он привёл к открытию первого известного гетеродимерного родопсина. С 2015 года Хегеманн занимает в Берлине должность профессора нейронауки фонда Hertie.

Ограничение Нобелевской премии тремя лауреатами упрощает историю, в которой участвовало гораздо больше людей, и карьера самого Хегеманна наглядно это показывает. Дитер Эстерельт, научный руководитель, чьи работы о микробных родопсинах заложили основу всего этого направления, разделил с Хегеманном и Дайсеротом премию Альберта Ласкера за фундаментальные медицинские исследования в 2021 году, но умер в ноябре 2022-го, а Нобелевскую премию посмертно не присуждают. Бамберг, соавтор обеих статей о каналродопсине, разделил премию Брейна в 2013 году с тремя нынешними лауреатами, но в их число не вошёл. Спорят даже о том, где именно были сделаны открытия, отмеченные премией. Комитет относит их к институту в Мартинсриде, тогда как Регенсбургский университет утверждает, что фундамент был заложен в его лабораториях. И медицинские перспективы пока довольно ограниченны: самый убедительный клинический результат — случай одного мужчины с пигментным ретинитом, у которого частично восстановилось зрение. Хегеманн открыто критикует и то, как его профессия вознаграждает учёных. В видео 2023 года он призвал коллег оценивать молодых исследователей по оригинальности их работы, а не по числу публикаций за три-четыре года. По его словам, к сожалению, так не поступают. Он также говорил телерадиокомпании rbb, что не раз сомневался, стоит ли оставаться в фундаментальной науке в университете имени Гумбольдта, поскольку поддержки не хватало.

Новость о премии едва не прошла мимо него. В интервью сайту Нобелевской премии он рассказал, что 5 октября проигнорировал письмо от незнакомца с просьбой перезвонить — пока не узнал шведский телефонный код, знакомый ему по поездкам под парусом. На пресс-конференции в университете имени Гумбольдта он сказал, что нельзя заниматься исследованиями ради премий, и похвалил коллектив, в котором представлены как минимум десять национальностей. Руководство университета поддержало развитие оптобиологии и выделило для неё новое здание, которое планируют завершить в мае 2029 года. Хегеманн по-прежнему консультирует Регенсбургский центр сверхбыстрой наноскопии и участвует в проекте «Синергия» Европейского исследовательского совета, который идёт с 2022 года и призван расширить применение оптогенетики на самые разные живые системы.

Церемония вручения медалей в Стокгольме состоится 10 декабря, за день до его 72-го дня рождения; Хегеманн планирует приехать с семьёй и ближайшими коллегами. В интервью Нобелевской премии он отметил, что первое исследование реакции хламидомонады на свет было опубликовано в 1866 году российским учёным, который собрал водоросли на Неве в Санкт-Петербурге и работал без электричества. Совет Хегеманна тем, кто придёт следом, тот же, что и в отношении оптогенетики: вокруг так много интересных организмов, которые можно изучать.

Теги: Нобелевская премия, Georg Nagel, Karl Deisseroth, Peter Hegemann, оптогенетика, биофизики