Peter Hegemann, biofizicianul care le cere tinerilor să lase optogenetica în pace

Întrebat cum ar putea tinerii cercetători să îmbunătățească optogenetica, Peter Hegemann le dă tuturor jurnaliștilor același răspuns: n-ar trebui să facă asta. Ar trebui să se ocupe de ceva nou. E un răspuns neobișnuit din partea unui om despre care Adunarea Nobel tocmai a spus că a pus totul în mișcare, dar Hegemann s-a obișnuit să părăsească domeniile înainte ca acestea să se așeze în jurul lui. La o conferință de presă de la Universitatea Humboldt din Berlin, a enumerat ocolurile: chimist, apoi biochimist, apoi un deceniu dedicat fiziologiei plantelor, urmat de catedre de biochimie și biofizică. „Iar acum sunt neurocercetător”, a spus el, „deși n-am făcut niciodată în viața mea un experiment de neuroștiință.”

Premiul, împărțit cu Georg Nagel de la Universitatea din Würzburg și Karl Deisseroth de la Universitatea Stanford, recompensează descoperirile privind canalele ionice activate de lumină și optogenetica. Relatarea comitetului începe chiar cu el. „Totul a început cu curiozitatea lui Peter Hegemann”, se arată în comunicatul de presă: voia să afle cum reușește Chlamydomonas, o algă verde unicelulară, să înoate în direcția unei surse de lumină. Răspunsul a fost channelrhodopsin, o proteină care captează lumina și deschide, într-un singur pas, un por în membrana celulară. Introdusă într-o celulă nervoasă, le permite cercetătorilor să o activeze cu lumină albastră. Hegemann își amintește și acum primul comentariu primit de la revista Science despre descoperire: „Un canal ionic din mâl de baltă.” Adaugă că membrii comunității Chlamydomonas nu s-au amuzat.

Nimic din anii de școală nu părea să-l îndrepte spre toate acestea. Hegemann s-a născut la Münster, pe 11 decembrie 1954, și a crescut la Aachen, într-o familie de medici. La un liceu cu profil umanist a petrecut ani întregi traducând ceea ce își amintește drept relatări plictisitoare despre războaiele romanilor și grecilor; îi plăceau doar științele, arta și muzica. Cânta la flaut în orchestra școlii, mergea cu motocicleta și își descrie rezultatele școlare și universitare drept absolut medii. A studiat chimia la Münster, apoi la München, unde s-a orientat spre biochimie.

Alegerea care i-a dat carierei direcția decisivă a venit la Institutul Max Planck de Biochimie din Martinsried, unde și-a încheiat doctoratul în 1984, în grupul lui Dieter Oesterhelt. A lucrat la halorodopsină, o pompă de clor activată de lumină, provenită de la un microorganism iubitor de sare. Oesterhelt, își amintește el, i-a oferit două variante: să rămână cu el oricât dorea, până la pensionare, sau să-și urmeze propriul drum și să plece după cinci ani. Hegemann a ales a doua variantă. Un articol al lui Kenneth Foster avansase ipoteza că senzorul de lumină al algei era o rodopsină, din familia de molecule care funcționează și în ochii animalelor. Hegemann a petrecut un an ca cercetător postdoctoral în laboratorul lui Foster de la Universitatea Syracuse, apoi s-a întors la Martinsried pentru a-și conduce propriul grup.

Acolo, la începutul anilor 1990, a găsit enigma care avea să-l preocupe un deceniu. Folosind electrozi minusculi pe pata oculară a algei, a înregistrat un impuls electric la jumătate de milisecundă după sosirea luminii — de peste douăzeci de ori mai repede decât succesiunea de reacții chimice care transformă lumina într-un semnal în ochiul uman. Hegemann a dedus că o singură proteină trebuia să capteze lumina și să funcționeze ca un canal ionic. Colegii erau sceptici, iar proteina se dezintegra de fiecare dată când echipa încerca să o izoleze. În 1993, s-a mutat la Universitatea din Regensburg, unde a devenit profesor de biochimie. În jurul anului 2000, grupul său a identificat doi candidați în secvențele genelor Chlamydomonas publicate de cercetători japonezi și i-a trimis lui Nagel, la Institutul Max Planck de Biofizică din Frankfurt. Acesta i-a exprimat în ovule de broască și a observat cum se deschid în prezența luminii. Împreună cu Nagel și Ernst Bamberg, Hegemann a descris channelrhodopsin-1 în revista Science, în 2002, și channelrhodopsin-2 — varianta adoptată de neuroștiințe — în PNAS, în 2003.

Instrumentul s-a răspândit rapid. În 2005, laboratorul lui Deisseroth a folosit channelrhodopsin-2 pentru a face neuronii de șobolan cultivați să se activeze la comandă, iar în același an Hegemann a fost coautor al unui studiu în care proteina a activat activitatea neuronală în embrioni de pui. La Universitatea Humboldt, unde a devenit profesor de biofizică experimentală, laboratorul său s-a transformat într-un atelier de noi variante. În 2014, grupul său a transformat channelrhodopsin într-un canal de clor activat de lumină, care inhibă neuronii în loc să-i activeze. O bursă a Consiliului European pentru Cercetare, acordată în 2016, a finanțat căutarea unor enzime sensibile la lumină, în urma căreia a fost identificată prima rodopsină heterodimerică cunoscută. Din 2015, deține la Berlin o catedră Hertie de profesor senior în neuroștiințe.

Limita de trei nume pentru un Premiu Nobel simplifică o poveste cu mulți protagoniști, iar cariera lui Hegemann arată ce se pierde astfel. Dieter Oesterhelt, coordonatorul său, ale cărui cercetări asupra rodopsinelor microbiene au stat la baza întregii povești, a împărțit cu Hegemann și Deisseroth Premiul Albert Lasker pentru Cercetare Medicală de Bază din 2021, dar a murit în noiembrie 2022, iar Premiul Nobel nu se acordă postum. Bamberg, coautor al ambelor articole despre channelrhodopsin, a împărțit Premiul Brain din 2013 cu cei trei laureați ai acestui an, dar nu se numără printre ei. Chiar și locul descoperirilor este contestat. Comitetul atribuie descoperirile premiate institutului din Martinsried, în timp ce Universitatea din Regensburg susține că cercetările desfășurate în laboratoarele sale au pus bazele acestora. Și promisiunea medicală este limitată: cel mai clar rezultat clinic privește un bărbat cu retinită pigmentară, care și-a recăpătat parțial vederea. Hegemann critică deschis și felul în care profesia sa își recompensează cercetătorii. Într-un videoclip din 2023, le-a cerut colegilor să-i evalueze pe tinerii cercetători după originalitatea muncii, nu după numărul de publicații din primii trei sau patru ani — lucru pe care, a spus el, din păcate nu-l fac. I-a spus postului de televiziune rbb și că s-a întrebat adesea dacă să rămână în cercetarea fundamentală la Humboldt, din cauza sprijinului insuficient.

Era cât pe ce să nu afle vestea. Pe site-ul Premiului Nobel, a povestit că pe 5 octombrie a ignorat un e-mail de la un necunoscut care îi cerea să revină cu un telefon, până când a recunoscut prefixul Suediei, pe care îl știa din excursiile sale cu barca cu pânze. La conferința de presă de la Humboldt, a spus că nu poți face cercetare cu scopul de a câștiga premii și a lăudat un grup ai cărui membri provin din cel puțin zece țări. Conducerea universității a susținut optobiologia printr-o clădire nouă, a cărei finalizare este prevăzută pentru mai 2029. Hegemann continuă să ofere consultanță Centrului Regensburg pentru Microscopie de Forță Atomică Ultrarapidă și face parte dintr-un proiect Synergy al Consiliului European pentru Cercetare, desfășurat din 2022, care urmărește extinderea optogeneticii la o gamă mai largă de sisteme vii.

Ceremonia de decernare a medaliei va avea loc la Stockholm pe 10 decembrie, cu o zi înainte de a împlini 72 de ani, iar el plănuiește să-și aducă familia și colaboratorii apropiați. În interviul pentru Premiul Nobel, a menționat că primul studiu despre reacția Chlamydomonas la lumină a fost publicat în 1866 de un cercetător rus, care și-a adunat algele din Neva, la Sankt Petersburg, și a lucrat fără electricitate. Sfatul lui Hegemann pentru cei care îi vor urma este același pe care îl dă când vorbește despre optogenetică: există atât de multe organisme interesante de studiat.

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

Persoane asociate

Georg Nagel

Karl Deisseroth

Konstantin Batygin

Peter Segal

Antoine Schmitt

Francis Halzen