Georg Nagel, biofysikeren som sier at optogenetikken bare har hjulpet én pasient

Da telefonen fra Stockholm nådde Georg Nagel, satt han på en terrasse i åsene mellom Napoli og Roma, med oliventrær nedenfor seg og et sitrontre ved albuen. Han trodde det ikke. Noen venner pleide å følge med på Nobel-kunngjøringene hver høst, og han sa alltid til dem at de måtte ta det med ro. Så vidt han visste, hadde én pasient hatt nytte av optogenetikk, teknikken forsøkene hans gjorde mulig. Malariamedisiner og immunterapi mot kreft hadde hjulpet enorme mengder mennesker. En lysbryter for hjerneceller, tenkte han, var fortsatt for ung til å få en pris i medisin.

Nobelkomiteen var uenig. Nagel, biofysiker ved Universitetet i Würzburg, deler Nobelprisen i fysiologi eller medisin med Peter Hegemann og Karl Deisseroth for oppdagelser knyttet til lysstyrte ionekanaler og optogenetikk. Hans del av historien handler om bevisføringen. Hegemann hadde lenge hevdet at ett protein i øyeflekken hos grønnalgen Chlamydomonas både fanget opp lys og åpnet en pore for ladde partikler, en påstand mange kolleger tvilte på. Nagel, ved Max Planck-instituttet for biofysikk i Frankfurt, satte kandidatgenene inn i froskeegg og målte hva som skjedde da lyset ble slått på. I begynnelsen gikk det tungt. Så viste det seg, slik han forteller det, at en serie feiltilberedte løsninger med lav pH ga et tydelig signal, og han kunne finne ut hva han så. Det var et passende uhell: Det første av de to proteinene viste seg å være en kanal for protoner.

Utholdenheten hadde røtter lenger tilbake. Nagel ble født 24. august 1953 i Weingarten i Øvre Schwaben, som den eldste av fem barn, og var alvorlig syk fra han var fem år. Mens søsknene dro på ski i Østerrike like ved, bygde han dampmaskiner og radioer av naturfagsettene foreldrene ga ham hver jul, og tilbrakte mange sommerferier på operasjonsbordet ved universitetssykehuset i Würzburg, byen der han senere skulle undervise i to tiår. Han studerte biologi og biofysikk ved Universitetet i Konstanz, der Ernst Bamberg, hans første foreleser i biofysikk, ble mentoren hans, og der han som student var med på å starte en kafé. Etter diplomgraden underviste han ved en privat videregående skole i Sveits. En ny operasjon i Würzburg fikk til slutt stanset betennelsen i knoklene; han begynte med hanggliding og fortsatte å undervise til Bamberg inviterte ham til Frankfurt. Han dro dit og fullførte doktorgraden ved Goethe-universitetet i 1988, med forskning utført ved Max Planck-instituttet.

Deretter fulgte fem år som postdoktor i USA, ved Yale og Rockefeller University. I New York møtte han Anna Maria Musti, en molekylærbiolog fra Napoli som var gjesteprofessor ved Columbia; hun hjalp ham med å utvide den biofysiske tilnærmingen hans til vitenskapen. De giftet seg i Danmark i 1996 og har en datter. Tilbake i Frankfurt, som leder for en forskningsgruppe ved Max Planck-instituttet, viste Nagel og Bamberg i 1995 at bakteriorodopsin, en lysdrevet pumpe fra en mikrobe, fungerte når det ble uttrykt i froskeegg, slik at dyreceller ble lysfølsomme. Froskeegget ble testbenken for alt som fulgte.

I 2002 beskrev Nagel, Hegemann, Bamberg og kollegene deres kanalrodopsin-1 som en lysstyrt protonkanal i tidsskriftet Science; Musti var blant medforfatterne. I 2003 viste Nagels gruppe i Proceedings of the National Academy of Sciences at kanalrodopsin-2 åpnet seg direkte som respons på lys og slapp positive ioner gjennom, og at proteinet fungerte i humane nyreceller, som ble depolarisert under blått lys. Deisseroth skrev til Nagel og ba om genet, og gruppen hans ved Stanford brukte det i 2005 til å få dyrkede nerveceller til å fyre på kommando, i en artikkel der Nagel og Bamberg var medforfattere. Samme år publiserte Nagel, i samarbeid med Alexander Gottschalk, en av de første demonstrasjonene av hvordan kanalrodopsin kunne brukes til å styre atferd hos et intakt dyr: rundormen Caenorhabditis elegans. De brukte en mutant Nagel hadde utviklet for å forsterke strømmen.

I 2004 flyttet han til Würzburg som professor i molekylær plantefysiologi ved Julius von Sachs-instituttet, en uventet base for to tiår med videreutvikling av et verktøy for nevrovitenskap. Sammen med Shiqiang Gao utviklet gruppen hans lysstyrte enzymer for signalmolekylene cAMP og cGMP, blant annet CyclOp, som ble beskrevet i 2015. Han rettet også metoden tilbake mot planter, som trenger lys for å leve, men mangler retinalet som rodopsiner er avhengige av. En studie i Nature Plants fra 2021, med Nagel som seniorforfatter, brukte en lysstyrt kanal hentet fra en alge til å kontrollere veksten hos tobakksplanter. I 2019 flyttet han til fysiologisk institutt, og fra 2021 fortsatte han der som seniorprofessor.

Prisen trekker også en linje gjennom et tettpakket rom. Nobelreglene tillater maksimalt tre prisvinnere, og listen utelater Bamberg, Nagels mentor, som senere ble direktør for instituttet i Frankfurt og medforfatter av kanalrodopsin-artiklene. Den utelater også Edward Boyden, førsteforfatter på nervecelleartikkelen fra 2005, og Gero Miesenböck, som tidligere hadde fått nerveceller til å reagere på lys ved hjelp av et annet system. Alle seks delte Brain Prize i 2013. Nagel er åpen om hvor risikoen lå. Deisseroth har skrevet i oversiktsartikler at det var et svært risikabelt prosjekt å få kanalrodopsin inn i nerveceller; i sitt første intervju etter kunngjøringen sa Nagel at han var litt overrasket over det, siden proteinet ble uttrykt så godt i nyreceller. I samme åndedrag kalte han Deisseroths arbeid med å spre og forklare verktøyet helt avgjørende. Påstanden om medisinsk nytte krever samme varsomhet. Det best dokumenterte tilfellet hos et menneske er en mann som var blitt blind av retinitis pigmentosa, og som fikk tilbake begrenset syn etter genterapi med kanalrodopsin fra en alge, ifølge en rapport fra 2021; studier pågår fortsatt, og optogenetikk er fremfor alt fortsatt en forskningsmetode.

Stockholm kom etter en lang rekke priser: Wiley-prisen og Karl Heinz Beckurts-prisen i 2010, begge sammen med Hegemann og Bamberg, Louis-Jeantet-prisen for medisin i 2013, Rumford-prisen i 2019 og Shaw-prisen i biovitenskap og medisin i 2020, delt med Hegemann og Miesenböck. Han gikk formelt av med pensjon ved utgangen av juni 2026; han og Musti tilbringer de kalde månedene i nærheten av Napoli, der det i gjennomsnitt er ti grader varmere enn i Würzburg, forteller han, og tåken uteblir. Navnet hans sto fortsatt på nye artikler, blant annet en studie fra 2025 der en kalsiumledende kanalrodopsin ble brukt i blodplater. Kunngjøringen 5. oktober 2026 gjorde ham til Universitetet i Würzburgs femtende nobelprisvinner.

Han mottar medaljen sin i Stockholm 10. desember. Proteinet han først fikk til å virke i et froskeegg, åpner seg nå på kommando i laboratorier verden over. Om det når fram til en pasient nummer to, og en tredje, er spørsmålet han mente prisen burde ha ventet på svar på.

Tagger: Georg Nagel, Karl Deisseroth, Nobel Prize, optogenetikk, Peter Hegemann, channelrhodopsin, biofysikere

Relaterte personer

Peter Hegemann

Karl Deisseroth

Neil Gehrels

Gerhard Richter

Dolph Lundgren

Rafael Nadal