Optogenetik: Drei Forscher erhalten den Medizin-Nobelpreis für Lichtsteuerung

Die Auszeichnung der Optogenetik mit dem Nobelpreis für Physiologie oder Medizin würdigt eine Technologie, die nach jahrzehntelanger Laborforschung zunehmend in Richtung praktischer Therapien vorstößt.

Wie das Karolinska-Institut bekanntgab, geht die Auszeichnung im Jahr 2026 zu gleichen Teilen an Peter Hegemann von der Humboldt-Universität zu Berlin, Georg Nagel von der Universität Würzburg und Karl Deisseroth von der Stanford University für die Entdeckung lichtgesteuerter Ionenkanäle und die Etablierung des Verfahrens.

Parallel zu den akademischen Würdigungen zeichnet sich der Übergang in die Anwendung ab: Im September 2026 nahm die US-Arzneimittelbehörde FDA den Zulassungsantrag des Unternehmens Nanoscope Therapeutics für die Gentherapie MCO-010 zur Behandlung von Retinitis pigmentosa an. Eine regulatorische Entscheidung wird in der ersten Jahreshälfte 2027 erwartet, während das Präparat derzeit noch keine Marktzulassung besitzt.

Vom Algenprotein zur präzisen Zellsteuerung

Die Grundlagen der Methode reichen bis in die frühen 1990er Jahre zurück. Am Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried stellte Hegemann fest, dass die Grünalge Chlamydomonas reinhardtii bereits 0,5 Millisekunden nach einem Lichtreiz ein elektrisches Signal generiert – während das menschliche Auge hierfür mindestens 10 Millisekunden benötigt.

Hegemann isolierte das Protein Channelrhodopsin-1 (ChR1). Gemeinsam mit Nagel und Ernst Bamberg gelang der Nachweis, dass es sich bei Channelrhodopsinen um lichtaktivierte Ionenkanäle handelt.

Ein Gen steuert dabei selektiv den Protonenfluss, während ein weiteres ein breites Spektrum positiv geladener Ionen passiert, jeweils vermittelt über einen mit Vitamin A verwandten Lichtsensor bei spezifischen Wellenlängen.

Nagel wies am Max-Planck-Institut für Biophysik in Frankfurt an Froscheizellen nach, dass sich Kanalrhodopsin-2 (ChR2) bereits 0,2 Millisekunden nach einem Lichtimpuls öffnet. Der Forscher zeigte die Funktion des nicht-selektiven Kationenkanals mit blauverschobenem Aktivierungsspektrum anschließend an Froschembryonen, Zellkulturen und dem Fadenwurm Caenorhabditis elegans.

Im Jahr 2005 übertrug Deisseroth die Methode auf Säugetierzellen und demonstrierte an Nervenzellen von Ratten, dass Licht gezielte Impulse auslösen kann. An der Publikation waren Ed Boyden als Erstautor und Feng Zhang als Zweitautor beteiligt.

Im Jahr 2007 setzte Deisseroths Arbeitsgruppe die Technik bei lebenden Mäusen ein, steuerte Bewegungen der Schnurrhaare über den motorischen Kortex und weckte schlafende Tiere auf. Deisseroth erweiterte die Werkzeuge um hemmende Chlorid-Kanäle, entwickelte flexible Fiberoptiken und aktivierte gemeinsam mit Susumu Tonegawa ein zelluläres Gedächtnisprotokoll.

Potenzial und Grenzen im klinischen Test

Die Steuerung einzelner Zellen per Licht birgt therapeutische Perspektiven. Nach Angaben von Abdel El-Manira vom Karolinska-Institut ermöglicht die Optogenetik das Aufdecken fehlerhafter Gehirnschaltkreise, was für Erkrankungen wie Depression, Sucht, Demenz und Blindheit bedeutsam ist. Per Svenningsson vom Nobelkomitee betonte das Potenzial für die Kartierung des Gehirns.

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Erste Ansätze an der Netzhaut erprobte Zhuo-Hua Pan bereits 2006 an Labormäusen. Volker Busskamp von der Augenklinik des Universitätsklinikums Bonn erläuterte, die Methode ermögliche die Aktivierung oder Hemmung definierter Zellen im Millisekundenbereich; sein Team erprobt Opsine derzeit an humanen Stammzell-Netzhäuten.

In Basel testete Botond Roska ein Verfahren an sieben blinden Patienten. Bei einem damals 58-jährigen Patienten mit Retinitis pigmentosa ermöglichte eine Injektion viraler Vektoren mit dem Gen für ChrimsonR zusammen mit einer Spezialbrille das Erkennen und Greifen von Gegenständen.

Eine Studie aus dem Jahr 2025 berichtete über vier schwer sehbehinderte Probanden mit verbesserter Orientierung sowie über Hinweise auf Sehverbesserungen bei sechs Morbus-Stargardt-Betroffenen.

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Im neurologischen Bereich schwächte ein lichtempfindliches Protein in einer 2025 veröffentlichten Untersuchung epileptische Anfälle bei Mäusen ab. Tobias Moser von der Universität Göttingen publizierte 2025 Daten zu optischen Cochlea-Implantaten bei ertaubten Ratten. Das dortige Else-Kröner-Fresenius-Zentrum für Optogenetische Therapien erwägt erste Versuche an Patienten für das nächste oder übernächste Jahr.

Tierexperimentell wird zudem an Magenschrittmachern geforscht. Eine zentrale Hürde bleibt jedoch die Eindringtiefe: Sichtbares Licht dringt lediglich wenige Millimeter ins Gewebe ein, weshalb Forschungsgruppen an Alternativen mit Radiowellen oder Ultraschall arbeiten.

Dotierung und institutionelle Einordnung

Das Nobelkomitee vergibt den mit 12 Millionen schwedischen Kronen dotierten Preis – umgerechnet rund 1 Million Euro beziehungsweise rund 1,2 Millionen US-Dollar – zu gleichen Teilen an die drei Forscher.

Die Nobelstiftung hatte den Betrag anlässlich ihres 125-jährigen Bestehens um eine Million Kronen aufgestockt. Seit 1901 wurden damit 232 Persönlichkeiten in der Medizin ausgezeichnet, darunter 14 Frauen. Die feierliche Übergabe erfolgt am 10. Dezember in Stockholm.

DFG-Präsidentin Katja Becker bezeichnete die Auszeichnung als Beleg für die Stärke der hiesigen Wissenschaft; Hegemann erhielt 2013 den Leibniz-Preis und forscht im Berliner Exzellenzcluster Neurocure. Bundeskanzler Friedrich Merz äußerte sich ebenfalls anerkennend über die deutsche Spitzenforschung.

An der Humboldt-Universität und der Charité ist zudem ein Neubau für Optobiologie mit einer Fläche von rund 3.400 Quadratmetern und einem Volumen von rund 69 Millionen Euro geplant, dessen Förderung der Wissenschaftsrat empfohlen hat.

Mehr zum Thema bei tagesschau.de: „Medizin-Nobelpreis für Optogenetik-Forscher aus Deutschland und USA“

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