Vědečtí garanti Neuronu komentují nobelisty. Se dvěma přímo spolupracovali

Nobelovský týden přinesl prestižní plakety mimořádným vědcům v medicíně, fyzice a chemii za jejich úžasné objevy posouvající lidské poznání. Je potěšitelné, že se dvěma čerstvými nobelisty – s Georgem Nagelem v oboru fyziologie / medicíny a Kensó Soaiem v chemii – přímo spolupracovali odborní garanti Vědecké rady Nadace Neuron: a sice profesor Jiří Friml z IST Austria (ISTA) a doktor Ivo Starý z dejvického ÚOCHB AV ČR.

„Georg Nagel je samozřejmě výjimečný vědec a optogenetika, k jejímuž objevu přispěl rozhodným způsobem, nezměnila jenom neurobiologii, ale téměř všechny oblasti biologie, včetně rostlinné biologie, kterou se zabývám. Spolupracovat s ním je radost. Je to velmi milý, vstřícný a spolehlivý kolega, který nám velmi pomohl s několika projekty,“ uvedl pro Neuron Friml, jenž má s Nagelem z Würzbugu i společný článek v dubnovém Science.

FYZIOLOGIE A MEDICÍNA

Nobelova cena za fyziologii a medicínu 2026 oceňuje trojici vědců Karla Deisserotha, Petera Hegemanna a právě Georga Nagela za objevy, které vedly ke vzniku optogenetiky. Tato metoda umožňuje pomocí světla s mimořádnou přesností „zapínat“ a „vypínat“ aktivitu vybraných nervových buněk v živém mozku! Vědci tak mohou sledovat, jak konkrétní neurony a nervové okruhy ovlivňují například paměť, emoce nebo chování, a odhalovat příčinné souvislosti, které dřívější metody nedokázaly zachytit. Optogenetika, tento mocný nástroj, dle Nobelova výboru umožňuje „ukázat, jak nervové buňky formují vzpomínky, pocity a chování“, takže proměnila výzkum mozku a otevírá možnosti studia neurologických a psychiatrických onemocnění i při vývoji léčebných postupů, třeba pro obnovu zraku.

„Němečtí laureáti zkoumali jednobuněčnou řasu Chlamydomonas reinhardtii, která díky své světločivé skvrnce pozná odkud přichází světlo a vydá se tím směrem. Za tímto fascinujícím fenoménem v říši řas je fotoreceptor kanalerhodopsin, který po osvícení funguje jako iontový kanál. Obsahuje molekulu retinalu, která po absorbování světla změní svůj tvar, což vede k okamžitému otevření iontového kanálu v membráně. Když gen pro kanalerhodopsin-2 receptor přenesli Deisseroth, tehdejší student Boyden a kolegové v roce 2005 do živočišných neuronů, dokázali poprvé v historii zapínat a vypínat konkrétní buňky mozku světlem,“ vysvětluje profesor Pavel Martásek, garant Vědecké rady Neuronu pro obor medicína.

Buňky pak začaly tyto na světlo citlivé „spínače“ samy vyrábět a zabudovaly je do svých membrán. „Takto byly položeny základy optogenetice, která dnes představuje robustní metodologický přístup v neurovědách s až netušenými možnostmi a výraznou terapeutickou potencí v neurologii, psychiatrii, oftalmologii, ale i kardiologii a jinde. Udělení ceny s vazbou na jednobuněčnou řasu znovu ukázalo, že zkoumání – často jakoby kuriozit – jednoduchých modelových organizmů posunuje hranice poznání biologie člověka a otevírá netušené inovace v medicíně. Mezi těmito modelovými organizmy je pomyslnou královnou muška octomilka obecná (Drosophila melanogaster), Nobelova cena udělena pětkrát (1933, 1946, 1995, 2011, 2017), následována háďátkem obecným (C. elegans) s nobelovkou udělenou čtyřikrát (2002, 2006, 2008, 2024),“ komentuje profesor Martásek z 1. LF UK a centra BIOCEV, přičemž oceňuje vynikajícího kolegu Frimla, jenž takto plodně spolupracuje s vědci-nobelisty.

Možné využití: Optogenetika je dnes především mimořádně důležitým výzkumným nástrojem, výhledově však může přispět i k novým formám léčby chorob. Jednou z nejslibnějších oblastí se jeví obnova zraku u některých onemocnění sítnice, kde se již nyní zkoumá potenciál učinit zbývající nervové buňky citlivými na světlo. Poznatky získané pomocí oceněné optogenetiky mohou pomoci také při hledání přesnějších terapií neurologických a psychiatrických onemocnění, například Parkinsonovy nemoci, epilepsie, deprese nebo závislostí.

FYZIKA

Nobelovu cenu za fyziku 2026 získal individuálně, což je poprvé od roku 1992 (!), Francis Halzen za přínos k vybudování unikátní observatoře IceCube a objevu vysokoenergetických neutrin pocházejících z vesmíru. Neutrina téměř nereagují s hmotou, a proto mohou cestovat obrovské vzdálenosti prakticky beze změny a přinášet informace přímo z nejenergetičtějších kosmických procesů. IceCube využívá kubický kilometr antarktického ledu osazeného tisíci světelných senzorů, díky nimž lze tyto mimořádně obtížně zachytitelné částice registrovat. Objev vytvořil z neutrin nový nástroj astronomie a umožňuje zkoumat původ kosmického záření i extrémní objekty ve vesmíru způsobem, který samotné světlo neumožňuje.

 „Neutrina patří mezi elementární částice, které s ostatní hmotou interagují jen velmi slabě. Díky tomu k nám mohou přinést informace z hustých a vzdálených oblastí vesmíru, odkud se jiné záření dostává jen obtížně, zároveň je však jejich zachycení mimořádně náročné. Francis Halzen patřil k hlavním autorům myšlenky využít k detekci kosmických neutrin přírodní led: při vzácné srážce neutrina s atomovým jádrem vznikají nabité částice, které se v ledu pohybují rychleji než světlo v tomto prostředí a vyzařují slabé modravé Čerenkovovo záření,“ vysvětluje téma docent Ondřej Pejcha, člen Vědecké rady Neuronu pro obor fyzika.

„A z této myšlenky se postupně zrodil experiment IceCube, jehož je právě Halzen hlavním vědeckým vedoucím. Tisíce citlivých světelných detektorů jsou rozmístěny v hloubkách 1450 až 2450 metrů pod povrchem antarktického ledu, takže detektor zabírá přibližně jeden kilometr krychlový. V roce 2013 přinesl IceCube první přesvědčivé doklady o vysokoenergetických neutrinech přicházejících ze vzdáleného vesmíru. Další měření pak umožnila spojit neutrina s prvními konkrétními zdroji, mezi které patří aktivní galaxie a také naše vlastní Galaxie,“ dodává Pejcha z MFF UK, který již dvakrát získal ERC grant. Potkal se snad s Halzenem z University of Wisconsin–Madison, když sám působil v USA? „Bohužel ne. Moje tehdejší Ph.D. instituce, Ohio State University, je členem IceCube, takže jsem slýchal o pokrocích výstavby a vývoje v této oblasti. Považuji za ohromující, že cena šla jednomu člověku,“ glosoval český astrofyzik událost, která ve fyzice nastala naposledy před 34 lety, kdy Georges Charpak přebíral plaketu za vývoj a zlepšení částicových detektorů.

Možné využití: V tomto případě nejde primárně o technologii určenou ke každodennímu využití, ale o nový způsob poznávání vesmíru. Neutrinová astronomie může pomoci určit, kde a jak vzniká vysokoenergetické kosmické záření, a umožnit studium extrémních objektů, jako jsou aktivní galaktická jádra, supernovy nebo okolí černých děr. V kombinaci s pozorováním pomocí světla a gravitačních vln může rovněž výrazně rozšířit tzv. multimessenger astronomii a přispět k testování základních fyzikálních teorií v podmínkách, které na Zemi nelze vytvořit.

CHEMIE

Nobelovu cenu za chemii 2026 získali společně Henri B. Kagan a Kensō Soai za objevy týkající se asymetrické organické syntézy. Mnoho molekul totiž existuje ve dvou zrcadlově obrácených podobách – podobně jako pravá a levá ruka (takzvaná chiralita) – přičemž v živých organismech mohou mít tyto dvě varianty zcela odlišné účinky. Laureáti ukázali, jak lze při chemických reakcích tuto „molekulární pravo- či levostrannost“ zesilovat, a cíleně tak vytvářet převážně požadovanou variantu. Jejich práce zásadně ovlivnila výrobu léčiv a dalších chemických látek a zároveň pomohla objasnit jednu ze základních otázek chemie života: jak mohla v přírodě vzniknout převaha jediné zrcadlové formy biologických molekul.

I v tomto oboru měl jeden z oceněných nobelistů, japonský chemik Soai, úzkou vazbu na spolupracující české vědce. V roce 2010 dokonce Kensó Soai vystoupil na zvané přednášce v pražském Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR, ve špičkovém ÚOCHB, který přivítal řadu nobelistů. Přímo s ním spolupracoval Ivo Starý, garant Vědecké rady Neuronu, který s ním má i společné publikace. V časopise Organic & Biomolecular Chemistry (2017) jsou mezi autory Ivo Starý, Irena G. Stará a právě nový nobelista Kensó Soai, kteří se zabývali tím, jak 1- a 2-aza[6]heliceny ovlivňují směr enantioselektivity v jeho asymetrické autokatalytické reakci. Přeloženo: výzkumná skupina ÚOCHB dodala svou expertízu v oblasti chirálních helicenů a spolupracovala na chemii úzce související s jeho Nobelovou cenou.

Podle Starého je kontrola chirality v léčivech zásadní: „Pokud máme jakoukoliv větší molekulu, která se skládá z malých chirálních molekul, a nekontrolovali bychom její chiralitu, tak vznikne směs, jejíž funkce bude minimálně problematická nebo nulová,“ uvedl Starý, když upozornil na tragické přehmaty minulosti. „Stačí vzpomenout na průšvih s thalidomidem v Evropě z počátku 60. let minulého století, kdy byl lék Contergan určený na léčbu ranní nevolnosti těhotných žen vytvořen ze směsi obou těchto forem, což pak vedlo k děsivým dopadům na děti, které se rodily bez rukou nebo nohou,“ zdůraznil význam vědecké práce a tohoto objevu. Na něm se metodicky podílel rovněž druhý oceněný, Henri B. Kagan, jenž se švédské plakety dočkal ve svých neuvěřitelných 95 letech a je třetím nejstarším laureátem Nobelovy ceny v celé historii! Letošní cenu za chemii vtipně glosoval též Jan Konvalinka, emeritní předseda Vědecké rady Neuronu a ředitel ÚOCHB: „To je divný, Nobelovu cenu za chemii dali za chemii, to se nestává často.“ Narážel tím na interdisciplinaritu dnešní vědy, kdy cenu v nedávných letech obdržely objevy na pomezí biologie, biofyziky i materiálových věd.

Možné využití: Nejvýznamnější praktický dopad se nabízí ve farmacii a vývoji nových medikamentů, protože dvě zrcadlové formy téže molekuly mohou mít v organismu rozdílné – někdy dokonce i opačné – účinky. Přesnější řízení jejich vzniku proto umožňuje vyrábět léčivé látky selektivněji, s výrazně menším množstvím nežádoucích příměsí a potenciálně také efektivněji. Principy asymetrické syntézy se ale uplatňují i při výrobě agrochemikálií, vonných látek a dalších specializovaných chemických materiálů.