2026年诺贝尔生理学或医学奖揭晓 光遗传学照亮大脑

北京时间2026年10月5日17时30分,2026年诺贝尔生理学或医学奖正式揭晓。卡尔·迪赛罗斯、彼得·黑格曼和格奥尔格·纳格尔因“关于光控离子通道和光遗传学的发现”获奖。三人平分1200万瑞典克朗奖金,每人获得三分之一。

三位科学家把一种来自单细胞绿藻的光敏蛋白,变成了控制神经细胞活动的精密开关。研究人员因此可以在活体大脑中,用光打开或关闭特定神经细胞,直接检验某组神经回路与记忆、情绪和行为之间的因果关系。

01、本届获奖结果与授奖理由

诺贝尔生理学或医学奖评审机构——卡罗琳医学院诺贝尔大会——在官方授奖理由中写道,三人因“关于光控离子通道和光遗传学的发现”获奖。这里的光控离子通道,是一种受到特定波长光照后会打开、让带电离子穿过细胞膜的蛋白质;光遗传学则把这种蛋白与基因工程结合,用光来控制特定细胞的活动。

黑格曼和纳格尔发现并阐明了来自衣藻的通道视紫红质。迪赛罗斯随后把通道视紫红质-2导入神经细胞,使蓝光能够在毫秒尺度触发神经信号。诺贝尔委员会认为,这些工作奠定了神经科学一个新时代的基础。

2026年每项完整诺贝尔奖的奖金由1100万增至1200万瑞典克朗(约801万人民币)。本年度三位获奖者各获奖金的三分之一。

02、三位获奖者简介

卡尔·迪赛罗斯

卡尔·迪赛罗斯(Karl Deisseroth)1971年出生。1998年在美国斯坦福大学获得博士学位,2000年在同校获得医学博士学位。他现任斯坦福大学D.H. Chen教授、生物工程学教授、精神病学与行为科学教授,并在霍华德·休斯医学研究所任职。

迪赛罗斯兼具精神科医生与神经科学家的训练背景。临床工作让他长期关注抑郁、精神分裂症和自闭症等疾病背后的脑机制。他在2005年发表关键实验:把通道视紫红质-2基因导入大鼠神经细胞后,蓝光可以迅速触发神经信号。2007年,他进一步在活体小鼠脑内实现光控神经活动。

卡尔·迪赛罗斯

彼得·黑格曼

彼得·黑格曼(Peter Hegemann)1954年出生,1984年在德国马丁斯里德马克斯·普朗克生物化学研究所获得博士学位,现任德国柏林洪堡大学Hertie神经科学资深教授。获奖研究中的早期发现主要完成于马克斯·普朗克生物化学研究所。

20世纪90年代初,黑格曼研究单细胞衣藻如何在光照后迅速游向光源。他推测,衣藻的眼点中可能存在一种蛋白,既能捕获光,也能直接充当离子通道。这个设想后来成为发现通道视紫红质的起点。

彼得·黑格曼

格奥尔格·纳格尔

格奥尔格·纳格尔(Georg Nagel)1953年出生,1988年在德国法兰克福大学获得博士学位,现任德国维尔茨堡大学分子植物生理学教授。获奖研究中的关键实验主要完成于法兰克福马克斯·普朗克生物物理研究所。

纳格尔把衣藻的候选基因分别导入蛙卵细胞,证明新发现的蛋白会在光照下自行打开离子通道。2003年,他与黑格曼等人发表通道视紫红质-2的研究,并提出它可以成为用光触发细胞电信号的工具。

格奥尔格·纳格尔

03、一块藻类蛋白如何变成神经细胞的光开关

大脑约有数百亿个神经细胞,每个细胞又与大量其他神经细胞相连。过去的刺激方法往往会同时影响一片脑组织,研究人员很难证明,究竟是哪一类神经细胞直接造成了某种感觉或行为。光遗传学解决的核心问题,是把控制精确到特定类型、特定时间点的神经细胞。

光遗传学示意图

图1:研究人员曾设想,用光为神经细胞装上可以开关的控制器。图源:诺贝尔奖官网

衣藻为什么能在半毫秒内感知光

衣藻是一种单细胞绿藻,细胞表面有一个含视黄醛的橙色眼点。光从一侧照来时,衣藻会迅速朝光源游动。黑格曼用微型电极测量后发现,光抵达眼点约半毫秒,细胞就会出现电信号。

人眼把光转为电信号,需要经过多步化学反应,至少需要约10毫秒。衣藻的反应快20倍以上,因此黑格曼提出,一个蛋白复合体可能同时承担“感光”和“开通道”两项工作。

衣藻眼点感知光线

图2:衣藻通过眼点感知光线;光足够强时,它会游向光源。图源:诺贝尔奖官网

光一照,离子通道就打开

约在2000年前后,衣藻基因组数据公布。黑格曼团队从中找到两个与已知感光蛋白相似的基因,并请擅长电生理实验的纳格尔验证。

纳格尔把两种基因分别注入不同批次的蛙卵细胞。蛙卵随即在细胞膜表面制造出相应蛋白。光照后,这些蛋白在0.2毫秒内打开,带正电的离子穿过细胞膜,形成电信号。它们后来被命名为通道视紫红质-1和通道视紫红质-2,其中后者成为光遗传学的关键工具。

衣藻基因导入蛙卵实验

图3:黑格曼和纳格尔把衣藻基因导入蛙卵,发现蓝光能打开通道,让带电离子流过并产生电信号。图源:诺贝尔奖官网

从培养皿走进活体大脑

迪赛罗斯获得通道视紫红质-2的DNA后,把它导入培养皿中的大鼠神经细胞。神经细胞没有因外来基因受到明显损害,反而开始制造这种光敏蛋白。蓝光照射后,细胞立即产生能够传给其他神经细胞的神经信号。

这项结果在2005年发表。它表明研究人员可以先用基因工程把光敏开关装进指定神经细胞,再用光精确决定这些细胞何时活动。

迪赛罗斯实验

图4:迪赛罗斯把通道视紫红质-2基因导入培养皿中的神经细胞,蓝光随即触发神经信号。图源:诺贝尔奖官网

2007年,迪赛罗斯团队把通道视紫红质-2基因送入活体小鼠运动皮层中的特定神经细胞,再通过一根细光纤把蓝光送入脑内。光照触发神经信号,小鼠的胡须随之运动。研究人员由此在活体动物中证明,光遗传学可以把一组神经细胞与一个具体行为连接起来。

活体小鼠光遗传学实验

图5:研究人员把光敏蛋白基因送入活体小鼠脑内,再用光纤照射神经细胞,触发信号并控制胡须运动。图源:诺贝尔奖官网

从唤醒记忆到探索治疗

随后,研究人员用光遗传学识别了与疼痛、口渴、进食、奖赏、注意力和昼夜节律有关的神经回路。2012年的一项经典实验还重新激活了小鼠形成恐惧记忆时活跃的神经细胞;即使当时没有危险,小鼠仍表现出恐惧。这让科学家能够更直接地检验特定细胞群如何参与记忆。

这项技术已经帮助研究人员理解抑郁、焦虑、精神分裂症、阿尔茨海默病和帕金森病等疾病的神经机制,但它目前主要仍是研究工具。将基因送入人体细胞、把光准确送到目标组织并保证长期安全,都是临床应用必须解决的问题。

诺贝尔奖科普资料列举了两个正在探索的方向。其一是把类似通道视紫红质的蛋白导入视网膜细胞,配合发光眼镜,帮助视网膜色素变性患者恢复部分物体辨认能力;其二是用光替代电流刺激听觉神经,希望提高人工耳蜗的空间精度。这些研究已出现早期临床信号,但距离广泛治疗仍需要更多试验。

04、百年回眸:诺贝尔生理学或医学奖

自1901年第一次诺贝尔生理学或医学奖颁发以来,医学已经取得了巨大进步。许多当年看似遥远的发现,今天仍在帮助患者。

基本事实

1901年至2026年,诺贝尔生理学或医学奖累计颁发117次。由于战争等原因,1915、1916、1917、1918、1921、1925、1940、1941和1942年未颁奖。

其中40次由一人独享,36次由两人分享,41次由三人分享。累计235人获奖。

最年轻的获奖者是发现胰岛素的弗雷德里克·班廷,他获得1923年诺贝尔生理学或医学奖时31岁;最年长者是佩顿·劳斯,他获得1966年奖项时87岁。

235位获奖者中有14位女性。美国细胞遗传学家芭芭拉·麦克林托克因发现“可移动遗传元件”获得1983年奖项,是迄今唯一一位独享该奖的女性。

那些看上去高高在上、不食人间烟火的诺贝尔奖,其背后的科学研究正默默拯救着我们的生命。

1901:血清疗法

19 世纪,白喉是一种非常可怕的急性呼吸道传染病,在德国每年夺取超过 5 万儿童的生命。1891 年,埃米尔·阿道夫·冯·贝林和合作者开发了第一种有效的白喉治疗血浆,挽救了一个白喉患儿的生命。在抗生素、疫苗等更有效的方法出现之后,血清疗法除了对狂犬病等特例的专项治疗外,基本退出了临床。不过,阿尔伯特·卡迈特发明的抗蛇毒血清,在 120 年后的今天仍然是最主要的蛇毒治疗手段,并将蛇咬伤的死亡率降低到 1% 以下。而且,每当暂时缺乏疫苗和特效药的新型传染病出现时,已有百年历史的血清疗法可能又会成为一根救命稻草。

1902:都是蚊子惹的祸

英国人罗纳德·罗斯(Ronald Ross)发现,疟蚊是热带疾病疟疾的传播媒介。他指出,疟蚊是疟原虫属生物的寄主,会传播疟疾。直到如今,每年还有约3亿人口染有疟疾。感谢罗斯的重要贡献,可以让研究人员针对这种疾病开发出药物。

推荐

蚊子传播疟疾

1905:结核菌

德国科学家科赫(Robert Koch)发现了结核病的病原体——结核菌。而今,结核病是一种全球各地都可见到的感染性疾病,尽管使用对症的抗生素,其治疗过程也往往非常漫长。随着医学的发展,医研人员已经发明出一种可以预防婴幼儿得结核病的疫苗,但是这种疫苗对成年人并没有效用。

结核菌

1912:器官的移植

法国外科医生亚历克西·卡雷尔(Alexis Carrel)成功地进行了人体的血管缝合和器官移植,因此获得诺贝尔医学奖。他发明了“血管吻合术”,把切断的血管重新缝合拼接起来。另外他也找出了一种储存人体器官的稳妥方式。时至今日,医生每年大概要移植10万个左右的器官。

器官移植

1924:一探心脏的秘密

荷兰人威廉·埃因托芬(Willem Einthoven)被称为“心电图之父”。他发展的心电图描记器成了医院和诊所诊断病情的技术手段之一。心电图描记机记录了心脏肌肉纤维的活动。医生可以凭借心电图可以检测出心律失常等心脏疾病。直到今天这都是一个十分广泛的使用方法。

心电图

1930:四个血型

奥地利人卡尔·兰德斯坦纳(Karl Landsteiner)发现,如果把两个人的血液混合在一起,经常出现凝结,但这种情况并不具有绝对性。很快他就找出了原因:人类有不同的血型A、B、O(他称这个血型为C型)。稍晚,他的同事发现了第四种血型AB。这个发现大大提高了输血的安全性。

血型

1932:开启化学合成药物的大门

19 世纪,科学家发现,许多疾病是由细菌感染造成的。然而,面对大多数致病细菌,我们都束手无策。化学学科的发展带来转机:人们尝试合成一些物质,对抗这些病原微生物。

1932 年,格哈德·多马克意外发现,一种叫“百浪多息”的红色染料可以保护小鼠和兔子免受葡萄球菌和链球菌的侵害,而非常高的剂量却仅仅引起动物的呕吐。他并不认为百浪多息在人身上会同样奏效;但当时,他的女儿因为链球菌感染而患上败血症,这在那个时代几乎等同死刑,绝望的多马克孤注一掷!惊喜的是,使用百浪多息后,女儿居然快速好转,最终恢复健康。

3 年后,严谨的多马克将动物实验和人体实验的结果公之于众,百浪多息成为了人类历史上第一种人工合成的抗菌药。后来,这种药物由于拯救了美国总统罗斯福罹患败血症的小儿子而备受瞩目,吸引了诸多科学家投入到合成药物的研发中。

百浪多息

1939, 1945 和 1952:细菌的克星

有三个诺贝尔医学奖颁发给了抗生素的发现者和开发者。其中包括发现青霉素的亚历山大·弗莱明(Alexander Fleming)。直到今天,抗生素是最常被使用的药物之一,也经常成为病人的大救星。不过研究人员必须不断开发出新的抗生素品种,因为细菌经过一段时间就会对抗生素进化出抗药性。

1928 年,弗莱明在实验室阴差阳错地发现青霉素。在第二次世界大战中,青霉素拯救了无数生命。曾经几乎只能截肢或者等待死亡的严重外伤感染,曾被视为不治之症的白喉、猩红热、梅毒、淋病等,都因青霉素而得到有效治疗。这几乎是 20 世纪最伟大的发现之一!据统计,几十年来,它使人类平均寿命从40岁提高到了65岁,整整25周岁。

青霉素

1948:杀死害虫

化学家米勒(Paul Hermann Müller)发现,杀虫剂DDT可以杀死害虫,却几乎不伤及哺乳动物。这个消息公布于世后的几十年里,DDT是被最广泛应用的杀虫剂之一。直到人们发现,DDT在环境中的积累会对鸟类造成伤害后情况才有所改变。虽然现在DDT已遭受冷落。不过人们还是会使用它来对付疟蚊。

DDT

1956:以身试验

德国人沃纳·福斯曼和两位同事共同获得了诺贝尔奖。他发明了心脏导管技术。福斯曼曾经自己身上做了实验,完成了心脏导管插入术。这种手术是将一根塑料导管插入肘前静脉或者手部静脉,并向内推进直到心脏。如今,医生们仍利用这种技术做心脏检查或是进行心脏手术。

心脏导管技术

1972、1984和1987:抗体

血清疗法奏效的关键,在于血浆中含有抗体——这是人类免疫系统中的核心武器。在对抗体的漫长研究进程中,杰拉尔德·埃德尔曼和罗德尼·罗伯特·波特发现了抗体的蛋白结构,利根川进发现了抗体多样性的遗传学原理,这些都为现代免疫学的抗体理论奠定基础。乔治斯·克勒和色萨·米尔斯坦发明单克隆抗体的生产方法。这项技术能够生产高度均一的、特异性好的抗体,从而使抗体类药物的出现成为可能。在这之后,许多单克隆抗体药物被研发出来,应用范围还从治疗外源病原体所导致的疾病,拓展到了肿瘤治疗领域。

1988年:器官移植免疫抑制

器官移植面临最大的问题是排异反应。格特鲁德·埃利恩和乔治·希青斯发现了一种叫做“硫唑嘌呤”的药物,它可以让兔子不对外源蛋白质产生抗体。目前,这依然是常见的器官移植免疫抑制剂。器官移植是20世纪医学技术发展的最高成就之一,也是目前治疗各种器官功能衰竭的最有效手段。

1979 和 2003:体内乾坤

最开始,如果人们想了解人体内部的情况,唯一的办法就是照X光照片。不过随着时间的推移,医生们已经找到了更好的办法。其中之一就是“电脑断层扫描”技术(CT),这种技术虽然也利用具有放射性的X-射线,但是能够照出更详细的人体断层图像。之后出现了“核磁共振成像”(MRT),这种方法利用了对人体完全无害的强磁场。

CT和MRI

2008:女性的福音

通过德国癌症研究中心哈拉尔德·楚尔·豪森(Harald zur Hausen)的发现,人们才知道,人类乳头状瘤病毒可能会让人患上子宫颈癌。研究人员基于这个发现,研制出了针对这种病毒的疫苗。女性们现在能针对这种类型的宫颈癌接种疫苗。

HPV疫苗

2010:试管婴儿

罗伯特·爱德华兹获得了2010年度诺贝尔医学奖。他发明了俗称试管婴儿技术的体外受精技术。首名试管婴儿于1978年诞生。之后这个技术经过不断的发展完善,也增大了成功率。现今,全球已有超过500万名试管婴儿降生人世。

2013:细胞内的秘密

2013年诺贝尔医学奖项已经揭晓。德国科学家托马斯·聚德霍夫(Thomas Südhof)和两位美国研究学者詹姆斯·罗斯曼(James Rothman)、兰迪·谢克曼(Randy Schekman)共同获得了这个奖项。得奖原因为他们成功破译了细胞内重要的运输机制。这个系统的失稳会导致如阿尔茨海默氏症、帕金森综合症或糖尿病的发生。

2015年:战胜热带传染病

屠呦呦因提纯青蒿素,成为目前治疗疟疾最有效的药物;坎贝尔和大村智发现伊维菌素,可以对抗多种热带地区的寄生虫感染。他们因各自工作分享诺奖。

青蒿素和伊维菌素

2017:告诉你生物钟的秘密

三位美国遗传学家因其在昼夜节律控制机制(即生物钟)方面的发现,获得2017年度诺贝尔医学奖。他们利用果蝇作为模型,成功分离出一种控制生物正常昼夜节律的基因。研究显示这一基因会让一种蛋白质在夜晚时分在细胞内积累,并在白天分解。诺贝尔大会宣布这一决定时表示,三人的研究“帮助我们窥测了我们的生物钟,并阐明它们内在的运作机理”。

生物钟

2018:启动针对癌症的免疫系统“刹车机制”

我们的身体对肿瘤有天然抵御能力,需要的只是解决免疫系统的“刹车机制”。艾利森(James P. Allison )和本庶佑研究的抗癌疗法,能激活人类免疫细胞中的一些通常不被使用的特殊功能,从而让这些细胞更有效地去对抗癌细胞。基于这两位学者科研成果而开发出的一些新型抗癌疗法,已经被证明具有显著的临床疗效。

对于一些往日很难治疗的肿瘤,抗体药物联合其他药物共同使用的疗法,可以将其控制为近乎不影响正常生活的慢性病。相关的抗体药物甚至可以治愈某些已经发生转移的癌症患者——在以前,这几乎是完全不可能的。

免疫疗法

2019:发现了细胞如何感知以及对氧气供应的适应性

动物需要氧气才能把食物转化为有用的能量。几个世纪以来,人们已经对氧的重要性有所了解,但细胞如何适应氧水平的变化一直是未知的。三位英美科学家发现了细胞如何感知和适应氧供应的变化。他们发现了细胞在应对不同水平的氧气时,调节基因活动的分子机制。这一重大发现揭示了生命中最重要的适应性机制之一,为我们理解氧水平如何影响细胞代谢和生理功能奠定了基础。他们的发现也有望为对抗贫血、癌症和许多其他疾病的新策略铺平道路。

氧感知机制

2020:发现并鉴定全新的丙型肝炎病毒

三位美国科学家开创性的发现使得一种新病毒——丙型肝炎病毒被鉴定。在他们的工作之前,甲型肝炎和乙型肝炎病毒的发现是重要的进展,但大多数血源性肝炎病例仍然无法解释。丙型肝炎病毒的发现揭示了其余慢性肝炎病例的原因,并使验血和新药物成为可能,从而挽救了数百万人的生命。

丙型肝炎病毒

2021:我们如何感知和适应外部世界?

感知温度和触觉的能力对人类生存至关重要,并且构成我们与周围世界互动的基础。在日常生活中,我们将这些感觉视为理所当然,但如何启动神经脉动以便感知温度和触觉?两位获奖者的研究成果促使我们理解人类感官和外在环境之间复杂互动的关键缺失环节。这一突破性发现连同后续研究工作,使我们迅速了解人类神经系统感知温度和机械刺激的内在机制。

温度和触觉感知

2022:是什么让我们成为独一无二的人类?

人类对自身起源极为好奇——我们从哪里来?我们与史前人类有何关系?我们与智人或其他人类有何不同?通过开创性的研究,斯万特·派博通过基因测序发现,灭绝人种的基因曾通过智人流向现代人类。这种古老基因的转移在今天具有重要生理学意义,例如影响我们免疫系统对感染的反应。派博的研究还催生一门全新的科学学科:古基因组学。通过揭示区分所有当今人类和已灭绝人种的基因差异,其发现为探索我们如何成为独一无二人类奠定了基础。

古基因组学

2023:他们让人类以前所未有的速度研发出疫苗

在2020年初爆发的新冠疫情期间,两位诺奖得主的发现对研制出对预防新冠病毒卓有成效的mRNA疫苗至关重要。其开创性发现从根本上改变了我们对mRNA与免疫系统相互作用方式的理解,因此,当现代人类面临一项最大的健康威胁时,这两位诺贝尔奖得主为前所未有的速度研制疫苗做出巨大贡献。

mRNA疫苗

2024:他们发现微RNA及其在转录后的基因调控机制

两位诺奖得主开创性的发现揭示出一种全新的、对于包括人类在内的多细胞生物至关重要的基因调控原理。目前已知人类基因组编码包括超过1000个微RNA。该出人意料的发现揭示出基因调控的一个全新维度。事实证明,微RNA对多细胞生物体的发育和行为具有不可估量的重要性。

微RNA

2025:免疫系统如何避免误伤自身

免疫系统既要清除病毒、细菌等外来威胁,又不能攻击人体自身组织。坂口志文发现了能够约束其他免疫细胞的调节性T细胞;布伦科和拉姆斯德尔随后发现,Foxp3基因对这类细胞的正常发育和功能至关重要。三位获奖者的研究揭示了免疫系统在胸腺之外防止“误伤”的重要机制,也为自身免疫性疾病、癌症免疫治疗和器官移植研究开辟了新的方向。

免疫系统调节

2026年其他诺贝尔奖公布时间

据诺贝尔奖委员会官网发布,2026年诺贝尔奖评选结果宣布时间如下:

诺贝尔物理学奖,10月6日,中欧夏令时(CEST)11时45分,北京时间17时45分;

诺贝尔化学奖,10月7日,中欧夏令时(CEST)11时45分,北京时间17时45分;

诺贝尔文学奖,10月8日,中欧夏令时(CEST)13时,北京时间19时;

诺贝尔和平奖,10月9日,中欧夏令时(CEST)11时,北京时间17时;

瑞典央行纪念阿尔弗雷德·诺贝尔经济学奖,10月12日,中欧夏令时(CEST)11时45分,北京时间17时45分。

参考资料:

https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2026/press-release/

https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2026/summary/

https://www.nobelprize.org/uploads/2026/10/popular-medicineprize2026.pdf

https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/facts-on-the-nobel-prize-in-physiology-or-medicine/

https://www.nobelprize.org/prizes/about/prize-announcement-dates/

https://x.com/NobelPrize/status/2107041023977513263

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