चिकित्सा का नोबेल 2026 उस शैवाल प्रोटीन को, जो रोशनी से न्यूरॉन चालू करता है

एक प्रोटीन जो एककोशिकीय तालाब शैवाल को प्रकाश की ओर तैरने में मदद करता है, वही कारण है कि वैज्ञानिक अब नीली रोशनी की एक चमक से एक प्रकार के मस्तिष्क कोशिका को चालू या बंद कर सकते हैं। कारोलिंस्का इंस्टीट्यूट की नोबेल असेंबली ने अपना फिजियोलॉजी या मेडिसिन पुरस्कार उन तीन शोधकर्ताओं को प्रदान किया है जिन्होंने उस प्रोटीन को खोजा और इसे एक उपकरण में बदल दिया: स्टैनफोर्ड यूनिवर्सिटी और हॉवर्ड ह्यूजेस मेडिकल इंस्टीट्यूट के कार्ल डाइसेरोथ (Karl Deisseroth), बर्लिन के हम्बोल्ट यूनिवर्सिटी के पीटर हेगेमैन (Peter Hegemann), और वुर्जबर्ग यूनिवर्सिटी के जॉर्ज नागेल (Georg Nagel)।

इस विधि को ऑप्टोजेनेटिक्स (optogenetics) कहा जाता है, और इसने मस्तिष्क अनुसंधान की सीमाओं को बदल दिया है। न्यूरोसाइंटिस्ट पहले से देख सकते थे कि डर या भूख के दौरान कौन से क्षेत्र सक्रिय होते हैं, लेकिन वे शायद ही कभी यह दिखा पाते थे कि किसी विशेष प्रकार के न्यूरॉन ने वह भावना पैदा की। ऑप्टोजेनेटिक्स के साथ वे उन कोशिकाओं को एक जीवित जानवर में चालू कर सकते हैं और व्यवहार को प्रकट होते देख सकते हैं, या उन्हें बंद कर सकते हैं और उसे रुकते देख सकते हैं। प्रयोगशालाओं ने इसका उपयोग स्मृति, दर्द, प्यास, नींद और सामाजिक व्यवहार के सर्किट का पता लगाने के लिए किया है, और अब इसका परीक्षण अंधत्व के एक रूप के उपचार के रूप में किया जा रहा है।

समिति ने तीनों को ‘प्रकाश-गेटेड आयन चैनलों और ऑप्टोजेनेटिक्स से संबंधित उनकी खोजों के लिए’ उद्धृत किया। वे 12 मिलियन स्वीडिश क्रोनर समान रूप से साझा करेंगे। ‘ऑप्टोजेनेटिक्स मस्तिष्क को मैप करने के अवसर प्रदान करता है जिसका हम एक बार केवल सपना देख सकते थे,’ फिजियोलॉजी या मेडिसिन के लिए नोबेल समिति के अध्यक्ष पेर स्वेनिंग्सन (Per Svenningsson) ने कहा।

एक शैवाल जो आपकी आँख से 20 गुना तेज प्रतिक्रिया करता है

कहानी शुरू होती है क्लैमिडोमोनास (Chlamydomonas) से, एक हरी शैवाल जो एक ही कोशिका से बनी है। इसे एक डिश में डालें, एक तरफ रोशनी करें, और हल्का हरा रंग लैंप की ओर बहने लगता है। शैवाल एक आईस्पॉट (eyespot) के माध्यम से प्रकाश को महसूस करता है, एक छोटा नारंगी बिंदु जिसमें रेटिनल (retinal) होता है, वही प्रकाश-ग्रहण करने वाला अणु जो हमारी अपनी आँखों में पाया जाता है।

हेगेमैन, जो उस समय मार्टिन्स्रीड में मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर बायोकैमिस्ट्री में थे, ने बारीक इलेक्ट्रोड से आईस्पॉट को मापा और प्रकाश आने के आधे मिलीसेकंड बाद एक विद्युत आवेग पाया। मानव आँख में, प्रकाश एक आयन चैनल खुलने से पहले रासायनिक चरणों की एक श्रृंखला शुरू करता है, और पूरी प्रक्रिया में कम से कम 10 मिलीसेकंड लगते हैं। शैवाल बीस गुना से अधिक तेज था।

हेगेमैन की व्याख्या सरल थी: एक प्रोटीन को दोनों काम करने होते थे, प्रकाश को पकड़ना और आवेशित कणों के लिए एक छिद्र खोलना। सहकर्मियों को इस पर संदेह था, क्योंकि कोई भी ज्ञात आयन चैनल अपने आप प्रकाश पर प्रतिक्रिया नहीं करता था। जब उनकी टीम ने आईस्पॉट से प्रोटीन निकालने की कोशिश की, तो वह टूट गया, और यह विचार वर्षों तक अटका रहा।

उन्होंने यह कैसे किया

सफलता तब मिली जब जापानी शोधकर्ताओं ने क्लैमिडोमोनास से आनुवंशिक अनुक्रम जारी किए। हेगेमैन के समूह ने दो जीन पाए जो ज्ञात प्रकाश-ग्रहण प्रोटीन से मिलते-जुलते थे और उन्हें फ्रैंकफर्ट में मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर बायोफिजिक्स में नागेल के पास भेज दिया।

नागेल ने प्रत्येक जीन को मेंढक के अंडों में इंजेक्ट किया, एक मानक तरकीब जो अंडे को एक विदेशी प्रोटीन के कारखाने में बदल देती है। प्रोटीन अंडों की सतह पर बस गए, और जब नागेल ने उन पर रोशनी डाली, तो वे खुल गए। धनात्मक आवेशित आयन बहने लगे, जिससे एक विद्युत धारा उत्पन्न हुई। हेगेमैन की परिकल्पना सही थी। टीम ने दो प्रोटीनों का नाम चैनलरोडोप्सिन-1 और चैनलरोडोप्सिन-2 (channelrhodopsin-1 and channelrhodopsin-2) रखा, और दूसरा प्रकाश की एक पल्स के 0.2 मिलीसेकंड के भीतर खुल गया।

मानव भ्रूणीय गुर्दा कोशिकाओं और हम्सटर कोशिकाओं में, चैनलरोडोप्सिन-2 ने भी प्रकाश के तहत विद्युत संकेत उत्पन्न किए। प्रोटीन एक पोर्टेबल स्विच की तरह व्यवहार करता था: जीन ले जाने वाली कोई भी कोशिका प्रकाश पर प्रतिक्रिया करेगी।

डाइसेरोथ ठीक इसी की तलाश में थे। एक मनोचिकित्सक के रूप में प्रशिक्षित, वे अपने नैदानिक कार्य के दौरान इस बात से प्रभावित हुए थे कि मौजूदा उपचार अवसाद या सिज़ोफ्रेनिया के रोगियों की कितनी कम मदद करते हैं, और वे ऊतक के पतले टुकड़ों के बजाय एक जीवित मस्तिष्क में सर्किट का अध्ययन करना चाहते थे। उन्होंने नागेल को पत्र लिखकर चैनलरोडोप्सिन-2 जीन मांगा, इसे एक डिश में बढ़ रहे चूहे के न्यूरॉन्स में डाला और उन्हें नीली रोशनी के संपर्क में लाया। न्यूरॉन्स आदेश पर सक्रिय हो गए, और संकेत पड़ोसी कोशिकाओं तक पहुंच गया।

इसके बाद उनके समूह ने जीन को जीवित चूहों के मोटर कॉर्टेक्स में एक कोशिका प्रकार तक पहुंचाया और खोपड़ी में एक छोटे से छेद के माध्यम से एक पतली ऑप्टिकल फाइबर को पिरोया। प्रकाश की पल्स ने जानवरों को अपनी मूंछें हिलाने पर मजबूर कर दिया। एक अन्य प्रयोग में, एक संदिग्ध जागृति सर्किट पर लक्षित प्रकाश ने सोते हुए चूहों को जगा दिया।

प्रकाश ने इलेक्ट्रोड और दवाओं को क्यों हराया

एक इलेक्ट्रोड अपनी नोक के पास हर न्यूरॉन को उत्तेजित करता है, चाहे वह किसी भी प्रकार का हो। एक दवा ऊतक में फैलती है और मिनटों में काम करती है। ऑप्टोजेनेटिक्स एक साथ दो तरीकों से सटीक है। जीन केवल एक चुने हुए कोशिका प्रकार में जाता है, और प्रकाश उन कोशिकाओं को मिलीसेकंड के भीतर स्विच करता है, जो वास्तविक तंत्रिका संकेतों की गति से मेल खाता है। फ्रांसिस क्रिक (Francis Crick), जिन्होंने डीएनए के डबल हेलिक्स के लिए नोबेल पुरस्कार साझा किया था, ने सुझाव दिया था कि प्रकाश एकल न्यूरॉन्स को नियंत्रित करने का आदर्श तरीका होगा, जबकि यह स्वीकार किया कि यह विचार दूर की कौड़ी लगता था।

सटीकता मायने रखती है क्योंकि पैमाना बड़ा है। एक वयस्क मानव मस्तिष्क में लगभग 90 अरब तंत्रिका कोशिकाएं होती हैं, प्रत्येक हजारों अन्य से जुड़ी होती है, और असंबंधित कार्यों वाले न्यूरॉन्स आपस में उलझे रहते हैं। नोबेल पुरस्कार विजेता सुसुमु तोनेगावा (Susumu Tonegawa) के साथ काम करते हुए, डाइसेरोथ की टीम ने उन विशिष्ट कोशिकाओं को पुन: सक्रिय किया जिनमें चूहों में एक डर की स्मृति संग्रहीत थी, और जानवरों ने एक ऐसी जगह पर डर दिखाया जहां कुछ भी उन्हें धमकी नहीं दे रहा था। अन्य समूहों ने प्यास, ध्यान और बुखार के सर्किट का मानचित्रण किया है, पाया है कि चूहों में बच्चों को घोंसले में इकट्ठा करना और उन्हें संवारना अलग-अलग सर्किट पर चलते हैं, और दिखाया है कि एक दिल जो जोर से धड़कने पर मजबूर है, चिंता को तेज कर सकता है।

पुरस्कार क्या तय नहीं करता

ऑप्टोजेनेटिक्स अभी भी मुख्य रूप से एक शोध उपकरण है, कोई चिकित्सा नहीं। इसे लोगों में उपयोग करने का अर्थ है मानव कोशिकाओं में एक विदेशी जीन डालना, आमतौर पर एक संशोधित वायरस के साथ, और ऊतक में गहराई तक प्रकाश पहुंचाना, जिसके लिए मस्तिष्क में एक प्रत्यारोपण की आवश्यकता होती है। रोगियों में कोई भी कदम नियमित नहीं है, और मानव न्यूरॉन्स में एक शैवाल प्रोटीन ले जाने की दीर्घकालिक सुरक्षा स्थापित नहीं हुई है।

सबसे स्पष्ट मानव परिणाम संकीर्ण है। रेटिनाइटिस पिगमेंटोसा (retinitis pigmentosa) से 40 वर्षों तक अंधा एक व्यक्ति को एक आंख में चैनलरोडोप्सिन जीन और चश्मा मिला जो रेटिना पर प्रकाश की पल्स प्रोजेक्ट करता है। 2021 में नेचर मेडिसिन (Nature Medicine) में एक केस रिपोर्ट के अनुसार, उसने एक मेज पर वस्तुओं का पता लगाने और गिनने के लिए पर्याप्त दृष्टि प्राप्त कर ली। एक रोगी सिद्धांत का प्रमाण है, यह सबूत नहीं कि उपचार व्यापक रूप से काम करता है, और परीक्षण अभी भी चल रहे हैं।

पुरस्कार एक भीड़ भरे क्षेत्र में एक रेखा भी खींचता है। नोबेल नियम प्रति पुरस्कार अधिकतम तीन लॉरेट्स की अनुमति देते हैं। 2005 का पेपर जिसने पहली बार चैनलरोडोप्सिन-2 के साथ न्यूरॉन्स को स्विच किया, डाइसेरोथ की प्रयोगशाला में एडवर्ड बॉयडेन (Edward Boyden) पहले लेखक के रूप में और फेंग झांग (Feng Zhang) और बायोफिजिसिस्ट अर्न्स्ट बामबर्ग (Ernst Bamberg) सह-लेखकों के रूप में लिखा गया था। ऑक्सफोर्ड में गेरो मीसेनबॉक (Gero Miesenböck) ने पहले एक अलग प्रकाश-संवेदनशील प्रणाली का उपयोग करके प्रकाश के जवाब में न्यूरॉन्स को सक्रिय किया था। बामबर्ग, बॉयडेन और मीसेनबॉक ने इस वर्ष के तीन लॉरेट्स के साथ 2013 का ब्रेन प्राइज (Brain Prize) ऑप्टोजेनेटिक्स के लिए साझा किया था, लेकिन वे नोबेल का हिस्सा नहीं हैं।

एक मेंढक के अंडे से स्टॉकहोम तक

पुरस्कार तक का रास्ता मुट्ठी भर पेपरों से होकर गया। नागेल, हेगेमैन और सहकर्मियों ने 2002 में साइंस (Science) में चैनलरोडोप्सिन-1 और 2003 में पीएनएएस (PNAS) में चैनलरोडोप्सिन-2 का वर्णन किया। डाइसेरोथ के समूह ने 2005 में नेचर न्यूरोसाइंस (Nature Neuroscience) में प्रकाश-नियंत्रित न्यूरॉन्स की सूचना दी, विधि को 2006 में इसका नाम मिला, और 2007 में एक जीवित चूहे के मस्तिष्क के अंदर न्यूरॉन्स का पहला नियंत्रण हुआ। तोनेगावा के साथ डर-स्मृति प्रयोग 2012 में आया।

चिकित्सा में 2026 नोबेल पुरस्कार के बारे में सामान्य प्रश्न

2026 का फिजियोलॉजी या मेडिसिन का नोबेल पुरस्कार किसने जीता?

स्टैनफोर्ड यूनिवर्सिटी और हॉवर्ड ह्यूजेस मेडिकल इंस्टीट्यूट के कार्ल डाइसेरोथ, बर्लिन के हम्बोल्ट यूनिवर्सिटी के पीटर हेगेमैन, और वुर्जबर्ग यूनिवर्सिटी के जॉर्ज नागेल। उन्हें प्रकाश-गेटेड आयन चैनलों और ऑप्टोजेनेटिक्स से संबंधित खोजों के लिए सम्मानित किया गया, और वे 12 मिलियन स्वीडिश क्रोनर समान रूप से साझा करते हैं।

सरल शब्दों में ऑप्टोजेनेटिक्स क्या है?

यह चुनी हुई तंत्रिका कोशिकाओं को प्रकाश से नियंत्रित करने का एक तरीका है। शोधकर्ता एक प्रकार के न्यूरॉन में एक प्रकाश-संवेदनशील प्रोटीन, जैसे चैनलरोडोप्सिन, के लिए एक जीन जोड़ते हैं। सही रंग का प्रकाश डालने से उन कोशिकाओं को मिलीसेकंड के भीतर चालू या बंद किया जा सकता है, जिससे वैज्ञानिक यह परीक्षण कर सकते हैं कि प्रत्येक कोशिका प्रकार क्या करता है।

क्या ऑप्टोजेनेटिक्स का उपयोग रोगियों के इलाज के लिए किया जाता है?

अभी तक एक अनुमोदित चिकित्सा के रूप में नहीं। नैदानिक परीक्षण इसे रेटिनाइटिस पिगमेंटोसा से अंधे लोगों में आंशिक दृष्टि बहाल करने के लिए परीक्षण कर रहे हैं, और एक इलाज किए गए रोगी ने विशेष चश्मे के साथ वस्तुओं का पता लगाने और गिनने की क्षमता हासिल कर ली। शोधकर्ताओं को यह भी उम्मीद है कि यह कॉक्लियर इम्प्लांट्स को विद्युत उत्तेजना से अधिक सटीक बना सकता है।

तीनों लॉरेट्स को 10 दिसंबर को स्टॉकहोम में नोबेल पुरस्कार समारोह में अपने पदक और डिप्लोमा प्राप्त होंगे। जिस शैवाल ने यह सब शुरू किया, वह अभी भी तालाब के पानी में प्रकाश की ओर तैर रहा है, और उसके आईस्पॉट में प्रोटीन अब दुनिया भर की प्रयोगशालाओं में आदेश पर खुलता है।

Reference: Nagel et al., “Channelrhodopsin-2, a directly light-gated cation-selective membrane channel,” PNAS, 2003. DOI: 10.1073/pnas.1936192100. Boyden et al., “Millisecond-timescale, genetically targeted optical control of neural activity,” Nature Neuroscience, 2005. DOI: 10.1038/nn1525

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