Karl Deisseroth, Peter Hegemann和Gero Miesenböck因其在光遗传学方面的基础工作而获得霍维茨奖

哥伦比亚大学将授予2022年路易莎·格罗斯·霍维茨奖 卡尔·戴瑟罗斯 斯坦福大学,美国 彼得·赫格曼 德国洪堡大学 Gero Miesenbock 英国牛津大学 光遗传学的基础工作

纽约，纽约(2022年9月7日)——哥伦比亚大学将2022年路易莎·格罗斯·霍维茨奖授予Karl Deisseroth, Peter Hegemann和Gero Miesenböck，以表彰他们为光遗传学领域奠定了基础的研究。该奖项将于2023年2月16日在纽约市举行的仪式上颁发。

光遗传学已经彻底改变了神经系统的研究，帮助科学家了解大脑回路如何控制学习、睡眠、视觉、成瘾和运动等行为，并增加了治疗癫痫、脊髓损伤、多发性硬化症和帕金森病等疾病的潜力。

在光遗传学出现之前，科学家们用于探测大脑的工具非常有限。使用电刺激来刺激神经元被证明是不精确的，因为它也会触发邻近的脑细胞。针对神经元的药物作用太慢且不加区分。光遗传学改变了一切，因为这项技术最终让科学家们瞄准了一组神经元，并快速准确地控制它们的活动。

这项技术的名字来自两个词的组合，一个是“光-”，因为该方法涉及到使用对光敏感的蛋白质，另一个是“-遗传学”，因为将蛋白质导入神经元需要基因工程。光遗传学中使用的蛋白质被称为视蛋白，它存在于感觉光的细胞中，比如眼细胞。科学家在19世纪首次发现视蛋白，但直到21世纪，它们才第一次被用作神经科学实验的工具。

早在2002年，Gero Miesenböck的研究小组利用基因工程将果蝇眼睛中的一组视蛋白基因走私到培养皿中老鼠的神经细胞中。研究人员首次证明，用光照射视觉蛋白改变的神经元可以触发细胞发出电脉冲。几年后，Miesenböck的实验室将光敏离子通道植入果蝇的大脑深处，并证明了光遗传学也可以在生物中工作。在这个实验中，光线精确地刺激了苍蝇的两个神经元，而没有触发任何邻近的神经元，并控制了昆虫飞走的能力。

虽然第一次光遗传学实验中使用的视蛋白来自眼细胞是有道理的，但这个早期的系统运行缓慢，需要几秒钟来开关。幸运的是，光敏感分子在自然界的许多其他地方都可以找到，而揭示光遗传学全部潜能的关键就隐藏在池塘浮渣中。

在对藻类的行为进行了几十年的研究之后，2002年，彼得·海格曼的团队发现并分离出了通道视紫红质，这是一种促使绿藻游向光的形式，以捕获和储存来自太阳的能量。与需要多种成分才能发挥作用的视紫红质相比，藻通道视紫红质是一个更简单的系统，只包含一个蛋白质通道。Hegemann的团队成功地将通道视紫红质基因插入青蛙卵和人类肾脏细胞中，并表明该通道可以通过细胞膜传输电流。

2005年，Karl Deisseroth的团队进行了下一步，他们修改了一种无害的病毒，使其能够将海藻中的通道视紫红质基因传递到培养皿中生长的动物神经细胞中。其结果是一种比早期迭代更快、更灵敏、更简单的光遗传系统。然后，戴瑟罗斯的团队研究出了如何使用一根长而灵活的光纤将光线射入活老鼠的大脑。这一突破将光遗传学的应用扩展到更复杂的模式生物。

在Miesenböck、Hegemann和Deisseroth的最初开创性工作之后，光遗传学继续发展。例如，Deisseroth和Hegemann随后共同领导发现了光敏通道结构和功能的关键原理;他们表明，制造“设计”视蛋白是可能的，这种视蛋白可以对不同的速度或颜色的光做出反应，移动不同种类的离子，扩大了可研究的大脑功能范围。此后，研究人员实施了光遗传学来研究广泛的生物体的行为，包括果蝇、蠕虫、鱼、老鼠，甚至猴子。起初，这种方法只有专家才能使用，但现在它已经普及到全世界数百个实验室，并改变了神经科学领域。

除了基础研究，光遗传学也开始帮助发现新的治疗方法。在小鼠模型中，科学家们利用光遗传学激活脑细胞，以恢复似乎已经丢失的记忆，并缓解抑郁症的迹象。研究人员正在开发由干细胞制成的生物起搏器，这种起搏器可以通过光线来开关心跳，有可能为患者提供一种相对无并发症的治疗。去年，科学家利用光遗传学技术帮助盲人重见光明。光遗传学的多功能性预示着未来会有更多令人兴奋的进步。

霍维茨奖每年由哥伦比亚大学颁发，表彰其在医学科学领域的开创性工作。戴瑟罗斯、赫格曼和Miesenböck是第109、110和111位霍维茨奖得主。在此前的108位霍维茨奖得主中，有51位后来获得了诺贝尔奖。

受奖者传记

Karl Deisseroth，医学博士，是美国斯坦福大学的生物工程学教授和精神病学和行为科学教授。他也是霍华德休斯医学研究所的研究员。Deisseroth在哈佛大学获得学士学位，并在斯坦福大学完成了博士和医学博士学位。

彼得·赫格曼博士是德国Humboldt-Universität zu Berlin生物与实验生物物理研究所神经科学Hertie教授。Hegemann在Münster大学和慕尼黑大学完成了他的化学本科学习，并在马普研究所für Biochemie, Martinsried获得了博士学位。

Gero Miesenbock医学博士,是英国牛津大学韦恩弗莱特生理学教授和神经回路与行为中心主任。Miesenböck完成了他在奥地利因斯布鲁克大学和瑞典Umeå大学的本科学习，并获得了因斯布鲁克大学医学院的医学博士学位。