----------------फोटो---------55294

लीड--------------- मेंदूविज्ञानाच्या क्षेत्रातील या क्रांतिकारी योगदानासाठी जर्मनीतील प्रख्यात वैज्ञानिक पीटर हेगेमन व जॉर्ज नागेल आणि अमेरिकेतील प्रसिद्ध न्यूरोसायंटिस्ट आणि मानसोपचारतज्ज्ञ कार्ल डीसरोथ यांना संयुक्तपणे २०२६मधला शरीरक्रियाशास्त्र किंवा वैद्यकशास्त्रातील नोबेल पुरस्कार सोमवारी जाहीर झाला. त्यानिमित्त.
----------------------------------------------------------------
‘ऑप्टोजेनेटिक्स’च्या क्रांतिकारी शोधाची कहाणी

- डॉ. दीप्ती सिधये

आपण हसतो, रडतो, एखादी व्यक्ती आपल्याला आठवते, एखाद्या गोष्टीची भीती वाटते किंवा अचानक एखादी कल्पना सुचते. या सगळ्यांमागे आपल्या मेंदूमध्ये सतत काम करणाऱ्या असंख्य सूक्ष्म पेशी असतात. या पेशी नेमके काय करतात आणि आपल्या भावना, आठवणी व वर्तन कसे नियंत्रित करतात, हा प्रश्न शास्त्रज्ञांना अनेक वर्षांपासून पडला होता. या प्रश्नाचे उत्तर शोधण्यासाठी त्यांना मेंदूतील या अतिशय छोट्या पेशींना स्वतंत्रपणे ‘पाहता’ आणि ‘नियंत्रित’ करता येणे आवश्यक होते. यासंदर्भात अनपेक्षितपणे एका छोट्या जिवाकडून अनपेक्षित मदत मिळाली.
शैवाल (Algae) म्हणजे प्रामुख्याने पाण्यात आढळणारे अतिशय साधे जीव जे सूर्यप्रकाशाचा वापर करून स्वतःचे अन्न तयार करतात. Chlamydomonas हा एक अतिशय छोटा (सूक्ष्म) हिरवा शैवाल (Green algae) असतो. हा एकपेशीय जीव आहे. म्हणजे त्याचे संपूर्ण शरीर एका छोट्याशा पेशीचे बनलेले असते. पण या छोट्याशा जिवाची एक विलक्षण क्षमता आहे. तो प्रकाश ओळखून प्रकाशाच्या दिशेने पोहू शकतो. याचा अभ्यास करताना शास्त्रज्ञांच्या मनात एक प्रश्न निर्माण झाला, ‘‘एवढ्या छोट्या जिवाला प्रकाश कुठून येतो हे कसे कळते?’’ या प्रश्नाचे उत्तर शोधताना शास्त्रज्ञांना पेशींमध्ये असलेली प्रकाश-संवेदनशील प्रथिने सापडली. त्यापैकी ‘चॅनलर्होडॉप्सिन’ हे प्रथिन विशेष महत्त्वाचे ठरले. हे प्रथिन पेशीच्या पृष्ठभागावर आढळते. निळा प्रकाश त्यावर पडल्यावर या प्रथिनातील आयन वाहिनी उघडते आणि विद्युत संकेत निर्माण होण्यास मदत होते. विशेष म्हणजे हे प्रथिन दुसऱ्या पेशीत आणल्यास त्या पेशीला प्रकाशाबद्दल संवेदनशील बनवता येत असल्याचे आढळले. शास्त्रज्ञांनी या प्रकाश-संवेदनशील प्रथिनांचा वापर मेंदूतील चेतापेशींमध्ये करण्यास सुरुवात केली. त्यामुळे विशिष्ट चेतापेशींना प्रकाशाच्या साहाय्याने ‘सक्रिय’ किंवा शांत/बंद करण्यासारखे नियंत्रण मिळू लागले. म्हणजेच, ज्या पेशींवर नियंत्रण ठेवणे पूर्वी अत्यंत कठीण होते, त्यांच्यासाठी जणू काही ‘प्रकाशीय रिमोट कंट्रोल’च तयार झाला.

मानवजातीच्या आरोग्यासाठी, ज्ञानासाठी आणि भविष्यातील प्रगतीमध्ये मोठे योगदान देणाऱ्या संशोधनाचा नोबेल पुरस्काराद्वारे गौरव केला जातो. यंदाचा हा पुरस्कार ‘प्रकाश-नियंत्रित आयन वाहिन्या आणि ऑप्टोजेनेटिक्सशी संबंधित शोधांसाठी’ देण्यात येणार आहे. या संशोधनाने मेंदूतील चेतापेशी (न्यूरॉन्स) कार्याचा अभ्यास करण्याची पद्धतच बदलून टाकली. नोबेल पुरस्कर्त्या तीनही शास्त्रज्ञांचे संशोधन एकमेकांशी अतिशय जवळून जोडलेले आहे. पीटर हेगेमन आणि जॉर्ज नागेल यांनी channelrhodopsin हे महत्त्वाचे प्रथिन शोधण्यात आणि त्याचे कार्य समजून घेण्यात महत्त्वाची भूमिका बजावली. त्यानंतर कार्ल डीसरोथ यांनी या शोधाचा उपयोग चेतापेशींवर प्रकाशाच्या साहाय्याने नियंत्रण ठेवण्यासाठी केला आणि ऑप्टोजेनेटिक्स या क्रांतिकारी तंत्रज्ञानाचा विकास केला. (‘ऑप्टो’ म्हणजे प्रकाश आणि ‘जेनेटिक्स’ म्हणजे जनुकीय तंत्रज्ञान.)

या शोधाचे महत्त्व
मेंदू हा मानवी शरीरातील सर्वांत गुंतागुंतीच्या अवयवांपैकी एक आहे. तो कोट्यवधी चेतापेशींनी बनलेला आहे. या पेशी एकमेकींशी विद्युत आणि रासायनिक संकेतांद्वारे संवाद साधतात. त्यामुळे आपण विचार करतो, आठवणी तयार करतो, भावना अनुभवतो, हालचाल करतो आणि शरीरातील अनेक क्रिया नियंत्रित करतो. पूर्वी संशोधकांना मेंदूच्या कोणत्या भागाचा कोणत्या कार्याशी संबंध आहे याचा अंदाज घेता येत होता; परंतु कोणता विशिष्ट न्यूरॉन (चेतापेशी) कोणत्या कार्यासाठी कारणीभूत आहे हे सिद्ध करणे कठीण होते. ऑप्टोजेनेटिक्सने या समस्येवर एक नवीन मार्ग उपलब्ध करून दिला. ऑप्टोजेनेटिक्समुळे शास्त्रज्ञांना मेंदूच्या अब्जावधी पेशींमधून फक्त एका विशिष्ट पेशीला प्रकाशाने चालू किंवा बंद करण्याची अचूकता मिळाली. यामुळे एखाद्या विशिष्ट न्यूरॉन समूहाला प्रकाशाने सक्रिय करून त्यानंतर प्राण्याच्या वर्तनात काय बदल होतो किंवा त्याच पेशींना निष्क्रिय करून काय होते असे प्रयोग शास्त्रज्ञांना करता येउ लागले. अशा प्रकारे मेंदूतील विशिष्ट न्यूरल सर्किट्स आणि आठवणी, भावना व वर्तन यांच्यातील संबंधांचा अभ्यास करणे शक्य झाले.

संभाव्य उपयोग
या शोधाचे महत्त्व केवळ प्रयोगशाळेपुरते मर्यादित नाही. ऑप्टोजेनेटिक्सच्या मदतीने विविध न्यूरोलॉजिकल आणि मानसिक आजारांशी संबंधित मेंदूतील सर्किट्सचा अभ्यास करता येतो. यामुळे भविष्यात अधिक अचूक उपचार विकसित होण्याची शक्यता आहे. उदाहरणार्थ, मेंदूतील विशिष्ट न्यूरॉन्सच्या चुकीच्या क्रियेमुळे काही विकार निर्माण होत असतील तर त्या न्यूरॉन्सचे कार्य समजून घेण्यासाठी ऑप्टोजेनेटिक्स उपयुक्त ठरू शकते. दृष्टीदोष असलेल्या काही रुग्णांमध्ये दृष्टी पुनर्संचयित करण्याच्या संशोधनातही या तंत्राचा अभ्यास केला जात आहे.

निष्कर्ष
२०२६चा वैद्यकशास्त्रातील नोबेल पुरस्कार आपल्याला विज्ञानातील एका महत्त्वाच्या गोष्टीची आठवण करून देतो...मोठे शोध अनेकदा साध्या प्रश्नांपासून सुरू होतात. एका छोट्या शैवालाला प्रकाश कसा जाणवतो, या प्रश्नापासून सुरू झालेल्या संशोधनाने पुढे मानवी मेंदूतील चेतापेशींवर प्रकाशाच्या मदतीने नियंत्रण ठेवण्याचे तंत्र विकसित केले. या संशोधनामुळे न्यूरोसायन्समध्ये एक नवे युग सुरू झाल्याचे नोबेल समितीने नमूद केले आहे.

(लेखिका विज्ञानाच्या अध्यापक आहेत.)