Ответ на вопрос
Дейссерот, Карл
Карл Алекса́ндер Де́йссерот (англ. Karl Alexander Deisseroth; род. 18 ноября 1971, Бостон, США) — американский нейробиолог, биоинженер и психиатр, профессор Стэнфордского университета, исследователь Медицинского института Говарда Хьюза. Один из создателей оптогенетики и разработчиков метода CLARITY. Лауреат Нобелевской премии по физиологии или медицине 2026 года совместно с Петером Хегеманном и Георгом Нагелем[3][4].
Общие сведения
Что важно знать
| Карл Дейссерот | |
|---|---|
| англ. Karl Alexander Deisseroth | |
| Дата рождения | 18 ноября 1971[1] (54 года) |
| Место рождения | |
| Страна | |
| Научная сфера | нейробиология, биоинженерия, психиатрия |
| Место работы | |
| Образование | |
| Учёная степень | доктор философии и доктор медицины |
| Учёное звание | профессор |
| Известен как | один из создателей оптогенетики, разработчик CLARITY |
| Награды и премии |
Brain Prize (2013) Breakthrough Prize in Life Sciences (2016) Премия Киото (2018) Премия Ласкера (2021) Премия Японии (2023) Нобелевская премия по физиологии или медицине (2026) |
| Сайт | profiles.stanford.edu/… (англ.) |
Биография
Карл Дейссерот родился 18 ноября 1971 года в Бостоне, штат Массачусетс. Его отец был врачом и преподавателем, мать работала учителем химии. С юных лет Дейссерот интересовался литературой и первоначально рассматривал писательскую деятельность как возможную профессию, однако во время обучения сосредоточился на биологии и вопросах устройства человеческого мозга[5].
В 1988 году поступил в Гарвардский университет. В 1992 году окончил его с отличием, получив степень бакалавра по биохимическим наукам. После этого поступил на объединённую медицинскую и исследовательскую программу Стэнфордского университета[6].
В ходе подготовки докторской диссертации занимался исследованиями нервных клеток и механизмов внутриклеточной передачи сигналов. В 1998 году получил степень доктора философии по нейробиологии, а в 2000 году — степень доктора медицины в Медицинской школе Стэнфордского университета[7].
В 2000—2001 годах проходил медицинскую интернатуру, затем до 2004 года — ординатуру по взрослой психиатрии в Стэнфорде. Параллельно занимался постдокторскими исследованиями нейрофизиологии. В 2006 году получил сертификацию Американского совета по психиатрии и неврологии[6].
В 2004 году Дейссерот создал собственную исследовательскую лабораторию в Стэнфорде. В 2005 году стал ассистент-профессором биоинженерии и психиатрии, в 2009 году — ассоциированным профессором, а с 2012 года является профессором биоинженерии, психиатрии и поведенческих наук. С того же года занимает именную профессорскую должность D. H. Chen Professor[6].
С 2014 года является исследователем Медицинского института Говарда Хьюза[7].
Наряду с фундаментальными исследованиями продолжает врачебную деятельность как психиатр Стэнфордского университета. В клинической практике занимается, в частности, пациентами с терапевтически устойчивой депрессией и расстройствами аутистического спектра, используя медикаментозное лечение и методы нейростимуляции[7].
Научная деятельность
Основные исследования Дейссерота находятся на пересечении нейробиологии, биоинженерии, молекулярной биологии и психиатрии. Его лаборатория создаёт методы, позволяющие изменять активность определённых клеток нервной системы и одновременно исследовать организацию нейронных сетей[8].
Наиболее известными разработками группы Дейссерота стали оптогенетика — технология управления клеточной активностью при помощи света — и гидрогелевая химия тканей, первоначальной реализацией которой стал метод CLARITY[7].
Создание оптогенетического метода
Предпосылкой для развития оптогенетики стали исследования светочувствительных белков микроорганизмов. В начале 2000-х годов Петер Хегеманн, Георг Нагель, Эрнст Бамберг и их коллеги охарактеризовали каналородопсины — белки зелёной водоросли Chlamydomonas reinhardtii, образующие управляемые светом ионные каналы[3].
Дейссерот увидел возможность использовать подобные белки для управления электрической активностью нервных клеток. Летом 2004 года его лаборатория начала эксперименты по переносу гена каналородопсина-2 в нейроны млекопитающих[4].
В работе участвовали аспиранты Эдвард Бойден и Фэн Чжан, а также Георг Нагель и Эрнст Бамберг. Исследователи показали, что после экспрессии каналородопсина-2 нейроны становятся чувствительными к синему свету и световой импульс позволяет с миллисекундной точностью вызывать в них потенциалы действия[9].
Работа была опубликована в Nature Neuroscience в 2005 году и стала одним из ключевых этапов формирования современной оптогенетики. Главное преимущество метода заключалось в возможности воздействовать не на целую область мозга, а на генетически выбранные типы нервных клеток[9].
В последующие годы лаборатория Дейссерота разработала способы доставки света в глубокие отделы головного мозга через тонкие оптоволоконные проводники и расширила набор используемых светочувствительных белков. Были созданы системы, позволяющие не только активировать, но и подавлять деятельность нейронов, используя свет различных длин волн[4].
Дейссерот и его коллеги также модифицировали микробные опсины, изменяя скорость их работы, чувствительность к свету, спектральные характеристики и селективность переноса ионов. Это позволило одновременно управлять различными популяциями клеток[10].
Применение оптогенетики
Появление оптогенетики позволило экспериментально устанавливать причинно-следственную связь между активностью отдельных групп нейронов и поведением организма.
Используя этот метод, лаборатория Дейссерота изучала нейронные сети, участвующие в регуляции движения, вознаграждения, мотивации, тревоги, депрессивного поведения, социального взаимодействия и других процессов[4].
В исследованиях болезни Паркинсона оптогенетические эксперименты помогли разделить функции отдельных нервных путей базальных ганглиев. В экспериментах на животных изменение активности определённых цепей позволяло усиливать или уменьшать двигательные симптомы[4].
Другая серия работ была посвящена нейронным механизмам социального поведения. Исследователи выявили цепи, активность которых способна увеличивать или уменьшать стремление животных к социальному взаимодействию[4].
Оптогенетические методы впоследствии получили распространение далеко за пределами лаборатории Дейссерота. Их применяют для исследования процессов памяти и обучения, сенсорного восприятия, сна, зависимости, тревожных и аффективных состояний, эпилепсии и двигательных расстройств[11].
Дейссерот организовал в Стэнфорде обучение работе с оптогенетическими технологиями и способствовал свободному распространению генетических конструкций и экспериментальных протоколов среди исследовательских лабораторий[4].
CLARITY и гидрогелевая химия тканей
Вторым крупным направлением исследований Дейссерота стало создание методов высокоразрешающего изучения биологических тканей без их механического разделения на тонкие срезы.
В 2013 году группа под руководством Дейссерота, в которой ключевую роль сыграл Кванхун Чон, представила метод CLARITY[12].
При использовании CLARITY биологическую ткань связывают с прозрачной гидрогелевой сеткой, которая фиксирует белки, нуклеиновые кислоты и другие молекулярные компоненты. Затем из образца удаляют липиды, сильно рассеивающие свет. В результате ткань становится оптически прозрачной, сохраняя при этом трёхмерное расположение клеток и молекул[12].
Метод позволил исследовать целые участки нервной системы и даже мозг лабораторного животного без традиционного разрезания ткани, наблюдая длинные нервные волокна, клеточные связи и молекулярные маркеры в трёх измерениях[13].
Впоследствии CLARITY стала первой из целого семейства методов, которые Дейссерот объединяет понятием гидрогелевая химия тканей. Эти технологии используются для трёхмерного молекулярного картирования мозга и других органов[14].
Исследования нейронных сетей человека
Исследования Дейссерота постепенно распространились от экспериментальных моделей к непосредственному изучению активности человеческого мозга.
В 2023 году в Стэнфорде под его руководством была создана программа Human Neural Circuitry. Она объединяет психиатров, неврологов, нейрохирургов, анестезиологов и биоинженеров для изучения активности человеческих нейронных сетей в режиме, близком к реальному времени[4].
Программа использует данные пациентов, которым по медицинским показаниям устанавливают внутричерепные электроды. Одновременно исследователи сопоставляют зарегистрированную электрическую активность с поведением, восприятием и эмоциональными реакциями пациентов[4].
Среди более поздних направлений работ группы Дейссерота — исследование мозговых механизмов диссоциации, тревоги и длительных эмоциональных состояний[4].
Нобелевская премия
5 октября 2026 года Нобелевская ассамблея Каролинского института объявила Карла Дейссерота, Петера Хегеманна и Георга Нагеля лауреатами Нобелевской премии по физиологии или медицине — «за открытия, касающиеся светоуправляемых ионных каналов и оптогенетики»[15].
Вклад трёх учёных охватывал последовательные этапы развития технологии. Хегеманн и Нагель исследовали каналородопсины водорослей и установили свойства этих светоуправляемых ионных каналов. Дейссерот и его группа приспособили каналородопсины для генетически адресного управления активностью нейронов и создали экспериментальную систему, которая превратилась в оптогенетику[3].
Созданная технология позволила исследователям с высокой пространственной и временной точностью включать или выключать отдельные типы нервных клеток у живых животных и наблюдать вызванные этим изменения поведения. Нобелевский комитет отметил значение метода для исследования механизмов восприятия, движения, эмоций, памяти и психических расстройств[3].
Размер Нобелевской премии по физиологии или медицине в 2026 году составил 12 млн шведских крон, разделённых между тремя лауреатами[16].
Научная и литературная деятельность
Дейссерот является автором и соавтором нескольких сотен научных публикаций по нейробиологии, биоинженерии, психиатрии, оптике и молекулярной биологии[7].
В 2021 году выпустил книгу Projections: A Story of Human Emotions («Проекции: История человеческих эмоций»), в которой объединил истории из собственной психиатрической практики с объяснением нейробиологических механизмов человеческих эмоций и поведения. Книга была переведена более чем на 15 языков[4].
Дейссерот также занимается подготовкой исследователей в области биоинженерии и нейронаук и руководит программой бакалаврского образования по биоинженерии Стэнфордского университета[4].
Членство в научных организациях
Дейссерот избран членом ряда американских и зарубежных научных академий, в том числе:
- Национальной медицинской академии США;
- Национальной академии наук США;
- Национальной инженерной академии США;
- Германской академии естествоиспытателей «Леопольдина»[4].
Награды и признание
- Президентская премия США для молодых учёных и инженеров (Presidential Early Career Award for Scientists and Engineers, 2005)[17].
- HFSP Nakasone Award (2010)[17].
- Brain Prize (2013) — совместно с Геро Мизенбёком, Эрнстом Бамбергом, Эдвардом Бойденом, Петером Хегеманном и Георгом Нагелем — за вклад в создание и развитие оптогенетики[17].
- Richard Lounsbery Award (2013)[4].
- Keio Medical Science Prize (2014)[17].
- Breakthrough Prize in Life Sciences (2016) — за разработку и внедрение оптогенетики[18].
- Премия Мэссри (2016)[17].
- Премия Харви (2016, вручена в 2017 году) — совместно с Петером Хегеманном[17].
- Else Kröner Fresenius Prize for Medical Research (2017)[19].
- Международная премия Гайрднера (2018)[17].
- Премия Киото в области передовых технологий (2018) — за создание оптогенетики и развитие причинно-ориентированной системной нейробиологии[20].
- Премия Хейнекена в области медицины (2020) — за разработку оптогенетики и гидрогелевой химии тканей[21].
- Премия Альберта Ласкера за фундаментальные медицинские исследования (2021) — совместно с Дитером Остерхельтом и Петером Хегеманном[22].
- Премия Луизы Гросс Хорвиц (2022) — совместно с Петером Хегеманном и Геро Мизенбёком[23].
- Премия Японии (2023) — совместно с Геро Мизенбёком, за разработку методов использования генетически адресуемых светочувствительных мембранных белков для исследования функций нейронных цепей[17].
- Asan Award in Basic Medicine (2025) — за исследования светоуправляемых ионных каналов и разработку оптогенетики[24].
- Нобелевская премия по физиологии или медицине (2026) — совместно с Петером Хегеманном и Георгом Нагелем — за открытия, касающиеся светоуправляемых ионных каналов и оптогенетики[3].
Избранные научные работы
- Boyden E. S., Zhang F., Bamberg E., Nagel G., Deisseroth K. Millisecond-timescale, genetically targeted optical control of neural activity (англ.) // Nature Neuroscience. — 2005. — Vol. 8, no. 9. — P. 1263—1268. — doi:10.1038/nn1525. — PMID 16116447.
- Zhang F., Wang L.-P., Brauner M. et al. Multimodal fast optical interrogation of neural circuitry (англ.) // Nature. — 2007. — Vol. 446. — P. 633—639. — doi:10.1038/nature05744.
- Gradinaru V., Thompson K. R., Deisseroth K. eNpHR: a Natronomonas halorhodopsin enhanced for optogenetic applications (англ.) // Brain Cell Biology. — 2008. — Vol. 36. — P. 129—139. — doi:10.1007/s11068-008-9027-6.
- Chung K., Wallace J., Kim S.-Y. et al. Structural and molecular interrogation of intact biological systems (англ.) // Nature. — 2013. — Vol. 497, no. 7449. — P. 332—337. — doi:10.1038/nature12107. — PMID 23575631.
- Deisseroth K. Optogenetics: 10 years of microbial opsins in neuroscience (англ.) // Nature Neuroscience. — 2015. — Vol. 18. — P. 1213—1225. — doi:10.1038/nn.4091.
Библиография
- Deisseroth K. Projections: A Story of Human Emotions (англ.). — Random House, 2021. — ISBN 978-1-9848-5658-6.
Примечания
Ссылки
- Deisseroth Lab (англ.). Stanford University.
- Karl Deisseroth (англ.). Stanford Medicine.
- Karl Deisseroth — Facts (англ.). NobelPrize.org.
Дополнительно по теме
 | ||||
|---|---|---|---|---|
Удостоенные премии Накасонэ от научной программы «Границы человека» | |
|---|---|
| |
Лауреаты Lurie Prize in Biomedical Sciences | |
|---|---|
| |
Удостоенные Berthold Leibinger Zukunftspreis | |
|---|---|
| |