Lichtschalter für das Gehirn: Medizin-Nobelpreis an zwei Deutsche und einen US-Forscher

Stockholm – Der Nobelpreis für Physiologie oder Medizin 2026 geht an die beiden Deutschen Peter Hegemann und Georg Nagel sowie an den US-Amerikaner Karl Deisseroth. Das teilte die Nobelversammlung am Karolinska-Institut heute in Stockholm mit. Ausgezeichnet werden die drei Forscher „für ihre Entdeckungen im Bereich der lichtgesteuerten Ionenkanäle und der Optogenetik“. Die Forscher erhalten jeweils ein Drittel des Preisgelds von umgerechnet rund einer Million Euro.

Nach Angaben des Nobelkomitees wird mit der Optogenetik eine Methode gewürdigt, mit der sich untersuchen lässt, wie Nervenzellen im lebenden Gehirn Erinnerungen, Gefühle und Verhaltensweisen prägen. Peter Hegemann und Georg Nagel entdeckten dafür mit dem Channelrhodopsin (Kanalrhodopsin) ein besonderes Protein in einer einzelligen Alge. Karl Deisseroth machte daraus einen lichtgesteuerten Schalter für Nervenzellen.

„Die Optogenetik bietet Möglichkeiten, das Gehirn auf eine Weise zu kartieren, von der wir einst nur träumen konnten“, wird Per Svenningsson, Vorsitzender des Nobelkomitees für Physiologie oder Medizin, in einer Mitteilung zur Auszeichnung zitiert.

Eine Alge zu Beginn

Laut Nobelkomitee nahm die Entwicklung ihren Ausgang in Hegemanns Forschung an der Grünalge Chlamydomonas. Er wollte verstehen, wie sich die einzellige Alge zu einer Lichtquelle hinbewegen kann. Anfang der 2000er-Jahre entdeckten Hegemann und Nagel dann das Channelrhodopsin, ein Algenprotein mit besonderen Eigenschaften, das sich an der Zelloberfläche befindet. Wird es mit blauem Licht bestrahlt, öffnet sich ein Kanal im Protein. Geladene Ionen strömen dann in die Zelle und erzeugen einen elektrischen Impuls.

Wie das Nobelkomitee hervorhebt, zeigte sich dabei, dass Zellen unabhängig von ihrem Typ lichtempfindlich wurden, wenn das Protein in sie eingebracht wurde. Deisseroth schleuste daraufhin das Gen für Channelrhodopsin in Nervenzellen von Ratten ein. Durch blaues Licht konnte er ein Nervensignal auslösen. Den Durchbruch publizierte er 2005; 2 Jahre später gelang es ihm, den lichtgesteuerten Schalter auch im Gehirn lebender Mäuse einzusetzen.

„Neue Ära der Neurologie“

Thomas Perlman, Sekretär des Nobel-Komitees, sprach bei der Verkündung von einer „neuen Ära der Neurologie“, welche durch die Optogenetik eingeleitet wurde. Mit ihrer Hilfe konnten Forscher neuronale Schaltkreise identifizieren, die bestimmten Erinnerungen, Gefühlen und Verhaltensweisen zugrunde liegen und für neurologische sowie psychiatrische Erkrankungen relevant sind. In der klinischen Medizin werde die Methode zudem genutzt, um Ansätze zur Wiederherstellung des Sehvermögens bei Menschen mit Sehbehinderungen zu erproben.

An eben jener Wiederherstellung forscht auch Bence Gyorgy vom Institut für Molekulare und Klinische Ophthalmologie Basel (IOB) und der Universität Basel – und sieht in der Auszeichnung der Grundlagenforschung eine wichtige Würdigung für das Feld. „Meiner Meinung nach ist die Optogenetik derzeit einer der spannendsten Ansätze zur Wiederherstellung des Sehvermögens“, sagte Gyorgy dem Deutschen Ärzteblatt. Auch bei Menschen, die infolge einer Netzhautdegeneration erblindet seien, enthalte die Retina oft noch überlebende Zellen. Die Optogenetik eröffne die Möglichkeit, diese Zellen wieder lichtempfindlich zu machen und dadurch möglicherweise die Sehfunktion zu reaktivieren.

Weltweit liefen derzeit 6 klinische Programme zur optogenetischen Wiederherstellung des Sehens, erläuterte Gyorgy. In der Regel handele es sich um eine Gentherapie mit einmaliger Injektion ins Auge. Grundsätzlich kämen Patientinnen und Patienten infrage, bei denen noch Netzhautzellen vorhanden und die Verbindung zum Gehirn über den Sehnerv erhalten seien. Die meisten Ansätze zielten auf retinale Ganglienzellen, die dabei „zu künstlichen Photorezeptoren“ würden.

Daneben werde auch untersucht, ob sich verbliebene Zapfen reaktivieren ließen, die bei manchen Betroffenen noch vorhanden, aber „schlafend“ seien – so etwa in der von Gyorgy mitverantworteten EyeConic-Studie, die nach Patientinnen und Patienten mit potenziell reaktivierbaren Zapfen sucht.

Die bisherigen klinischen Daten bezeichnete Gyorgy als ermutigend. Die Studien hätten bislang ein günstiges Sicherheitsprofil gezeigt und zum Teil erste Hinweise auf Wirksamkeit geliefert. So habe die Ganglienzell-Optogenetik einem Studienteilnehmer ermöglicht, „Objekte wahrzunehmen, sie auf einem Tisch zu lokalisieren und zu zählen“. Von besonderem Interesse sei darüber hinaus, ob sich auch verbliebene Zapfen bei blinden Personen optogenetisch wieder aktivieren ließen.

Neue medizinische Perspektiven

„Optogenetische Methoden erlauben es uns, die Funktion spezifischer Zellen in einem lebenden Organismus per Licht zu analysieren und zu steuern“, kommentierte Peter Kohl, Direktor des Instituts für Experimentelle Kardiovaskuläre Medizin des Universitätsklinikums Freiburg, in einer Mitteilung. Das eröffne enorme Möglichkeiten, um Lebensprozesse mit höchster räumlicher und zeitlicher Auflösung zu untersuchen.

Mit Blick auf seinen Fachbereich erklärte Kohl: „Wir setzen optogenetische Methoden unter anderem in der Herzforschung ein, um die Beiträge verschiedener Zelltypen zur elektrischen Steuerung des Herzschlags zu erforschen.“

„Die Optogenetik ist ein eindrückliches Beispiel dafür, wie Grundlagenforschung neue medizinische Perspektiven eröffnet: Die Beobachtungen an Algen haben uns erlaubt Proteine zu isolieren, die die optische Erregung von Nervenzellen ermöglichen“, betonte auch Christian Lüscher, Neurocenter, Geneva University, auf Anfrage des Deutschen Ärzteblatts.

Wende man das mittels Genexpression in definierten Nervenzelltypen gezielt an, könnten Neuronen aktiviert oder gehemmt werden, so Lüscher. Das erlaube zu verstehen, wie Zellen und Schaltkreise bestimmte Symptome verursachen. „Besonders vielversprechend ist die indirekte Translation: Die im Tiermodell gewonnenen Erkenntnisse können in gezielte elektrische Stimulationsverfahren übertragen werden, etwa zur Behandlung von Parkinson oder Suchterkrankungen, ohne beim Menschen lichtempfindliche Proteine einzusetzen.“ Eine direkte Anwendung sei dagegen die Wiederherstellung eines Teils der Sehfunktion bei bestimmten Formen der Erblindung.

Verbesserung von Cochlea-Implantaten

Die direkte Anwendung der Optogenetik beim Menschen erfordere eine Gentherapie, deren mögliche Immunreaktionen und langfristige Sicherheit sorgfältig geprüft werden müssen; im Gehirn wären zudem meist Implantate zur Lichtübertragung nötig, erklärte Lüscher. „Bei der indirekten Translation entfallen die optogenetischen Eingriffe beim Menschen, doch bleiben die Operationsrisiken und möglichen Nebenwirkungen der elektrischen Hirnstimulation bestehen, die bislang nicht dieselbe Zelltypspezifität erreicht.“ Entscheidend sei deshalb, die Erkenntnisse aus dem Tiermodell im Menschen auf Wirksamkeit und Sicherheit zu überprüfen.

Die Optogenetik wird derzeit auch genutzt, um Cochlea-Implantate zu verbessern. Aktuell wird der Hörnerv über elektrische Impulse stimuliert. Diese Stimulierung lasse sich durch Optogenetik deutlich präzisieren, so das Nobelkomitee.

„Wir hoffen, dass wir quasi noch in dieser Dekade oder eben Anfang der nächsten Dekade mit klinischen Studien starten können“, sagte Tobias Moser vom Institut für Auditorische Neurowissenschaften der Universitätsmedizin Göttingen. Dass die Kombination von Gentherapie und Cochlea-Implantat prinzipiell funktioniert, hätten Versuche an Nagetieren und Primaten bereits gezeigt.

Ausgezeichnete Freunde

Deisseroth wurde 1971 geboren und ist Professor an der Stanford University sowie am Howard Hughes Medical Institute in den USA. Hegemann, Jahrgang 1954, ist Hertie Senior Professor of Neuroscience an der Humboldt-Universität zu Berlin – seine gewürdigte Forschung entstand während seiner Zeit am Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried. Nagel, geboren 1953, ist Professor für Molekulare Pflanzenphysiologie an der Universität Würzburg. Seine nun ausgezeichneten Entdeckungen entstanden am Max-Planck-Institut für Biophysik in Frankfurt am Main.

Sowohl Nagel als auch Hegemann sind Mitglieder der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina. Entsprechend erfreut zeigte sich deren Präsidentin Bettina Rockenbach: „Mit dem Nobelpreis für Physiologie oder Medizin werden in diesem Jahr wegweisende Erkenntnisse im Bereich der Optogenetik gewürdigt. Diese tragen unter anderem dazu bei, neurologische und psychische Erkrankungen besser zu verstehen und neue Therapieansätze zu entwickeln, so kommt exzellente Grundlagenforschung zur Anwendung.“

Wie Perlman bei der Verkündung erklärte, konnte er alle drei Preisträger telefonisch erreichen – Deisseroth sei es aus dem Schlaf geklingelt worden und hörbar müde gewesen. Perlman beschrieb: „Sie waren alle sehr überrascht und hatten noch etwas gemeinsam: Sie haben sich gefreut, gemeinsam mit Freunden ausgezeichnet zu werden.“

Auftakt der Nobelwoche

In dieser Woche werden außerdem die Nobelpreise für Physik (6. Oktober), Chemie (7. Oktober), Literatur (8. Oktober), Frieden (9. Oktober) und kommende Woche der Preis der Schwedischen Reichsbank für Wirtschaftswissenschaften (12. Oktober) bekanntgegeben.

Dotiert sind die begehrten Auszeichnungen in diesem Jahr mit zwölf Millionen schwedischen Kronen – umgerechnet rund einer Million Euro – pro Preiskategorie. Überreicht werden sie am Todestag des Preisstifters Alfred Nobel, dem 10. Dezember, in Stockholm und Oslo.

2025 hatten sich mit Mary Brunkow, Fred Ramsdell und Shimon Sakaguchi drei Wissenschaftler aus Japan und den USA den Nobelpreis für ihre Forschung zum Immunsystem geteilt. Ihre Entdeckungen helfen bei der Entwicklung neuer Therapien.

dpa/aha/aks/all