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从光受体到光遗传,2026年诺奖得主Nagel深圳开讲
深究科学 2026-11-11 03:28:42
01
从光受体到光遗传


2026年诺贝尔生理学或医学奖授予Karl Deisseroth、Peter Hegemann和Georg Nagel,以表彰他们“在光门控离子通道和光遗传学领域的发现”。其中Hegemann和Nagel发现并阐明了单细胞藻类中的光敏蛋白通道视紫红质,Deisseroth则将其发展为可以利用光精准控制神经细胞活动的技术工具。


诺贝尔奖官方评价指出,三位科学家的工作“奠定了神经科学新时代的基础”。光遗传学使科学家能够以前所未有的时间精度和细胞特异性,直接检验特定神经细胞与行为之间的因果关系,也由此深刻改变了现代神经科学研究范式。


Georg Nagel 分享学术报告

在报告中,Nagel主要分享了发现通道视紫红质的研究历程。1995年,Nagel在马克斯·普朗克生物物理研究所时,与Ernst Bamberg一起将细菌视紫红质蛋白表达在非洲爪蟾卵母细胞膜中,并且在光的照射下记录到了电流,证明细菌视紫红质是电压依赖的光激活氢离子泵。


后来由于对衣藻如何感光问题的强烈兴趣,Nagel与Peter Hegemann从衣藻中发现了两种通道视紫红质蛋白,分别命名为通道视紫红质1和通道视紫红质2,这些来自衣藻的感光蛋白可以成功表达在异源细胞内。在光的照射下,通道开放,阳离子流动,从而改变膜电压,引起了细胞的去极化。他们发现,光的刺激还能改变表达了通道视紫红质蛋白的活体线虫的行为。这些研究为光遗传学在活体动物中的应用奠定了实验基础。


后来,Karl Deisseroth等人将通道视紫红质表达在哺乳动物神经元,用蓝光触发出神经信号,进一步研究将其表达在活体小鼠大脑中,成功用光改变了小鼠的行为。从此感光通道蛋白变成了可操控神经活动的光遗传学方法,极大地推动了神经科学发展。

同时,Nagel还介绍了光遗传学技术在神经科学研究中的广泛应用,涵盖记忆机制解析、视网膜修复及神经系统疾病干预等前沿方向,并分享了其团队近年来在维尔茨堡大学开展的最新工作,包括光遗传学工具优化及其在植物细胞信号研究中的应用。


Georg Nagel 与现场人员进行交流

互动交流环节,Nagel与现场青年科研人员分享了多年从事科学研究的感悟。他直言当初投身于这些基础问题时,并未想过有朝一日能够获得诺贝尔奖。

“要选择自己真正热爱的研究方向,越是做那些自己真正喜欢的事情,就越会取得成功。”


—— Georg Nagel 寄语青年学者

02
中国力量,光遗传的深圳坐标

王立平向 Nagel 教授颁发荣誉证书

事实上,在光遗传学技术发展的早期,来自中国的科研人员就已经参与其中。光遗传学是深圳先进院脑所解析神经环路的核心方法学底座,也是布局脑科学与脑机接口相关学科方向的重要技术支撑。


2005年,王立平进入Karl Deisseroth教授实验室开展博士后研究,参与光遗传技术早期研究和技术体系建设。结束博士后训练后,王立平加盟深圳先进院,将这一当时尚处在国际前沿探索阶段的新技术带到深圳,并带领团队开展系统性的技术研发和应用。

依托深圳先进院脑所,王立平带领团队打造了光遗传与脑机接口融合技术平台,并开设全国光遗传技术培训班,目前已连续举办14届,累计覆盖全国300余家科研机构、近3000名科研人员,辐射全国97%的省级行政区,让光遗传学技术从一间实验室的专属成果,成长为支撑全国脑科学发展的公共核心工具,也让深圳、光明科学城逐步成为全国脑科学技术创新、人才集聚与协同攻关的核心策源地。

03
探访脑设施,点赞光明脑谷

Georg Nagel 参观脑设施

深圳先进院牵头推进建设的脑设施,搭建了跨物种、多尺度脑科学研究体系,融合多项前沿神经技术,持续为高校、科研院所、医疗机构及企业开放共享科研资源与技术支撑。

“我非常惊喜地看到,深圳先进院脑科学科研平台拥有浓厚的创新氛围,科研团队敢于探索前沿、突破边界,展现出极强的科研活力。”


—— Georg Nagel


Nagel还积极评价了深圳先进院脑科学团队正努力推动建设的“光明脑谷”。


“这是一项极具价值的优质规划,我们非常乐意提供科研工具与技术资源,全力助力光明脑谷的建设与发展。”

—— Georg Nagel

04
首访深圳,共话开放协作

现场合影

这是Nagel首次到访深圳、走进光明科学城,他表示:“深圳的发展如同雨后春笋般蓬勃崛起,日新月异、令人震撼。我完全没有想到,这片土地能在极短的时间内,实现如此惊人的建设成就与跨越式发展”。

重大会议即将在深圳举办,深圳先进院脑科学团队将持续深耕国际化科研协同。Nagel表示:“科研合作对科学进步、乃至人类发展都至关重要。国际开放协作是科技创新的长久底色与核心动力,更是未来前沿科技持续突破、永续发展的关键根基。”

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发布时间:2026-11-10 20:21:04


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