Georg Nagel, biofizicianul care a aflat de Nobelul pentru Medicină pe o terasă din Italia

Când a primit telefonul de la Stockholm, Georg Nagel stătea pe o terasă, în dealurile dintre Napoli și Roma, cu măslini dedesubt și un lămâi alături. Nu l-a crezut. Câțiva prieteni țineau neapărat să urmărească în fiecare toamnă anunțurile Nobel, iar el le spunea mereu să nu se entuziasmeze. Din câte știa, optogenetica — tehnica posibilă datorită experimentelor sale — ajutase un singur pacient. Medicamentele împotriva malariei și imunoterapia împotriva cancerului ajutaseră mulțimi de oameni. Un întrerupător de lumină pentru celulele cerebrale, se gândea el, era încă prea nou pentru un premiu în medicină.

Adunarea Nobel nu a fost de aceeași părere. Nagel, biofizician la University of Würzburg, împarte Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină cu Peter Hegemann și Karl Deisseroth, pentru descoperirile privind canalele ionice activate de lumină și optogenetica. Contribuția lui la această poveste stă în demonstrația experimentală. Hegemann susținuse de multă vreme că o proteină din punctul ocular al algei verzi Chlamydomonas captează lumina și deschide, în același timp, un por pentru particulele încărcate — o afirmație pusă la îndoială de mulți colegi. Nagel, aflat la Max Planck Institute of Biophysics din Frankfurt, a introdus genele candidate în ovocite de broască și a măsurat ce se întâmpla când se aprindea lumina. La început, lucrurile au mers greu. Apoi, după cum povestește el, un lot de soluții preparate greșit, cu pH scăzut, a produs un semnal clar, iar Nagel și-a dat seama ce observa. A fost un accident potrivit: prima dintre cele două proteine s-a dovedit a fi un canal pentru protoni.

Perseverența lui își avea rădăcinile mai departe în trecut. Nagel s-a născut la 24 august 1953, în Weingarten, în Suabia Superioară, fiind cel mai mare dintre cei cinci copii ai familiei, iar de la vârsta de cinci ani a fost grav bolnav. În timp ce frații și surorile lui mergeau la schi în Austria, aflată în apropiere, el construia un motor cu aburi și aparate de radio din trusele de știință pe care i le dăruiau părinții în fiecare Crăciun și își petrecea multe vacanțe de vară trecând prin operații la spitalul universitar din Würzburg, orașul în care avea să predea mai târziu timp de două decenii. A studiat biologia și biofizica la University of Konstanz, unde Ernst Bamberg, primul său profesor de biofizică, i-a devenit mentor și unde, pe când era student, a contribuit la înființarea unei cafenele. După ce și-a obținut diploma, a predat la o școală secundară privată din Elveția. O nouă operație la Würzburg a oprit în cele din urmă inflamația din oase; a început să practice deltaplanorismul și a continuat să predea până când Bamberg l-a invitat la Frankfurt. A acceptat invitația și și-a încheiat doctoratul la Goethe University în 1988, în urma unor cercetări desfășurate la Max Planck Institute.

Au urmat cinci ani de cercetare postdoctorală în Statele Unite, la Yale și la Rockefeller University. La New York a cunoscut-o pe Anna Maria Musti, biolog molecular din Napoli, profesoară invitată la Columbia; ea l-a ajutat să-și lărgească perspectiva biofizică asupra științei. S-au căsătorit în Danemarca, în 1996, și au o fiică. Întors la Frankfurt, unde a condus un grup de cercetare la Max Planck Institute, Nagel și Bamberg au demonstrat în 1995 că bacteriorodopsina, o pompă activată de lumină provenită de la un microb, funcționa atunci când era exprimată în ovocite de broască, făcând celulele animale sensibile la lumină. Ovocitul de broască a devenit bancul de probă pentru tot ce a urmat.

În 2002, Nagel, Hegemann, Bamberg și colegii lor au descris channelrhodopsin-1 în revista Science, prezentând-o drept un canal protonic activat de lumină; Musti se numără printre coautori. În 2003, în Proceedings of the National Academy of Sciences, echipa lui Nagel a arătat că channelrhodopsin-2 se deschidea direct la lumină și lăsa ionii pozitivi să treacă, precum și că funcționa în celulele renale umane, care se depolarizau sub lumină albastră. Deisseroth i-a scris lui Nagel pentru a-i cere gena, iar în 2005 grupul său de la Stanford a folosit-o pentru a face neuronii cultivați să se activeze la comandă, într-un studiu la care Nagel și Bamberg au fost coautori. În același an, colaborând cu Alexander Gottschalk, Nagel a publicat una dintre primele utilizări ale channelrhodopsinei pentru a controla comportamentul unui animal intact: viermele cilindric Caenorhabditis elegans. Pentru aceasta, a folosit un mutant pe care îl concepuse astfel încât să intensifice curentul.

În 2004 s-a mutat la Würzburg, unde a devenit profesor de fiziologie moleculară a plantelor la Julius von Sachs Institute — o bază neașteptată din care avea să petreacă două decenii extinzând un instrument folosit în neuroștiințe. Împreună cu Shiqiang Gao, grupul său a creat enzime controlate de lumină pentru moleculele de semnalizare cAMP și cGMP, printre care CyclOp, descrisă în 2015. A aplicat metoda și în sens invers, asupra plantelor, care au nevoie de lumină pentru a trăi, dar nu au retinalul necesar rodopsinelor. Un studiu publicat în Nature Plants în 2021, cu Nagel în rolul de autor principal, a folosit un canal activat de lumină, preluat de la o algă, pentru a controla creșterea plantelor de tutun. În 2019 s-a mutat la Institute of Physiology, unde a continuat să lucreze, din 2021, ca profesor senior.

Premiul trasează și o linie printr-o încăpere aglomerată. Regulile Nobel permit cel mult trei laureați, iar lista îi lasă pe dinafară pe Bamberg, mentorul lui Nagel, devenit ulterior director al institutului din Frankfurt și coautor al lucrărilor despre channelrhodopsină, precum și pe Edward Boyden, primul autor al studiului din 2005 despre neuroni, și pe Gero Miesenböck, care făcuse neuronii să răspundă la lumină mai devreme, printr-un sistem diferit. Toți șase au primit împreună Brain Prize în 2013. Nagel vorbește deschis despre locul în care se afla riscul. Deisseroth a scris în articole de sinteză că introducerea channelrhodopsinei în neuroni era un proiect foarte riscant; în primul său interviu după anunț, Nagel a spus că acest lucru l-a surprins puțin, pentru că proteina se exprima atât de bine în celulele renale. În aceeași răsuflare, a spus că munca lui Deisseroth de a răspândi și explica acest instrument a fost absolut importantă. Afirmațiile despre aplicațiile medicale trebuie privite cu aceeași grijă. Cel mai bine documentat caz uman este cel al unui bărbat orbit de retinită pigmentară, care și-a recăpătat parțial vederea după terapie genică cu o channelrhodopsină provenită de la o algă, într-un caz relatat în 2021; studiile clinice continuă, iar optogenetica rămâne, înainte de toate, o metodă de cercetare.

Stockholmul a venit la capătul unui șir lung de premii: premiile Wiley și Karl Heinz Beckurts în 2010, ambele împărțite cu Hegemann și Bamberg, Louis-Jeantet Prize for Medicine în 2013, Rumford Prize în 2019 și Shaw Prize in Life Science and Medicine în 2020, împărțit cu Hegemann și Miesenböck. S-a pensionat oficial la sfârșitul lunii iunie 2026; el și Musti își petrec lunile reci lângă Napoli, unde, spune el, temperatura medie este cu zece grade mai ridicată decât la Würzburg, iar ceața lipsește. Numele său apărea încă pe lucrări noi, inclusiv într-un studiu din 2025 care folosea o channelrhodopsină conductoare de calciu în trombocitele din sânge. Anunțul din 5 octombrie 2026 l-a transformat în al cincisprezecelea laureat Nobel al University of Würzburg.

Își va primi medalia la Stockholm, pe 10 decembrie. Proteina pe care a convins-o prima dată să funcționeze într-un ovocit de broască se deschide acum la comandă în laboratoare din întreaga lume. Întrebarea dacă va ajunge la al doilea pacient, apoi la al treilea, este cea pentru care, în opinia lui, premiul ar fi trebuit să mai aștepte.

Etichete: Georg Nagel, Karl Deisseroth, Nobel Prize, optogenetică, Peter Hegemann, channelrhodopsin, biofizicieni

Persoane asociate

Peter Hegemann

Karl Deisseroth

Francis Halzen

Neil Gehrels

Juergen Teller

Georg Friedrich