Nobel Y Sinh vinh danh công trình lý giải cách não bộ hoạt động

Giải Nobel Y Sinh năm 2026 được trao cho ba nhà khoa học Karl Deisseroth, Peter Hegemann và Georg Nagel vì những phát hiện về kênh ion điều khiển bằng ánh sáng (light-gated ion channels) và sự phát triển của quang di truyền học (optogenetics) - phương pháp cho phép điều khiển hoạt động của tế bào thần kinh (neuron) bằng ánh sáng.

Giành giải Nobel nhờ nghiên cứu tảo xanh đơn bào

Nhà khoa học Peter Hegemann (Đại học Humboldt, Đức) và Georg Nagel (Đại học Würzburg, Đức) đã phát hiện ra channelrhodopsin, một loại protein có đặc tính độc đáo. Họ nhận thấy khi đưa protein này vào bất kể tế bào nào, các tế bào đó đều trở nên nhạy cảm với ánh sáng.

Câu chuyện bắt đầu từ một sinh vật rất đơn giản: một loại tảo xanh đơn bào (Chlamydomonas reinhardtii). Ông Peter Hegemann muốn tìm hiểu vì sao nó có thể cảm nhận ánh sáng và bơi về phía nguồn sáng. Từ thắc mắc đó, ông bắt đầu nghiên cứu cách loài tảo xanh này di chuyển theo hướng ánh sáng.

Kết quả mở ra cho nhà khoa học khi vào đầu những năm 2000, ông Peter Hegemann cùng Georg Nagel phát hiện channelrhodopsin, một loại protein tảo sở hữu những đặc tính độc đáo nằm trên bề mặt tế bào. Khi được chiếu ánh sáng xanh lam, một kênh xuyên qua protein mở ra, cho phép các ion mang điện vận chuyển vào trong tế bào và tạo nên một xung điện. Họ nhận thấy rằng bất kỳ tế bào nào được biến đổi gene để biểu hiện protein này đều trở nên nhạy cảm với ánh sáng.

Còn nhà khoa học Karl Deisseroth (Đại học Stanford, Mỹ) đã đưa gen mã hóa channelrhodopsin vào tế bào thần kinh của chuột. Bằng cách chiếu ánh sáng xanh vào các tế bào, ông đã có thể kích hoạt tín hiệu thần kinh. Sau đó, ông đã làm cho cơ chế điều khiển bằng ánh sáng này hoạt động trên não của chuột sống.

Phát hiện thay đổi nhận thức của chúng ta về não bộ

Phương pháp điều khiển tín hiệu thần kinh bằng ánh sáng này được gọi là quang di truyền học và nhanh chóng trở thành một công cụ nghiên cứu mạnh mẽ và được ứng dụng rộng rãi trên toàn cầu. Nhờ quang di truyền học, giới nghiên cứu làm sáng tỏ hơn về các mạch thần kinh chi phối những ký ức, cảm xúc và hành vi cụ thể có liên quan đến các rối loạn thần kinh và tâm thần. Trong y học lâm sàng, các nhà khoa học đang thử nghiệm phương pháp này với kỳ vọng phục hồi thị lực cho những người bị khiếm thị.

Từ lâu, việc tìm hiểu cách não bộ hình thành ký ức, cảm xúc và hành vi đã là mục tiêu của các nhà nghiên cứu. Công nghệ quang di truyền đã làm thay đổi căn bản hiểu biết của chúng ta về não bộ. Mỗi ngày lại có những phát hiện mới, góp phần giải đáp một trong những bí ẩn lớn của nhân loại: bộ não kỳ diệu của chúng ta hoạt động như thế nào.

Ba nhà khoa học được trao giải thưởng danh giá nhờ những phát hiện dẫn đến sự ra đời của công nghệ quang di truyền, cho phép bật hoặc tắt hoạt động của từng tế bào thần kinh trong não bộ sống. Phương pháp này hiện đang được sử dụng tại các phòng thí nghiệm trên khắp thế giới để khám phá những bí ẩn của não bộ.

Phương pháp này mở ra cơ hội lập bản đồ não bộ và đang được áp dụng tại nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới để giải mã các bí ẩn của não bộ.

(VIỆT TOÀN, MINH KHANG)