Med Berlin, 6. Oktober 2026 – Peter Hegemann, Georg Nagel und Karl Deisseroth erhalten den Medizin-Nobelpreis 2026 für ihre grundlegenden Entdeckungen zur Optogenetik. Das Nobelkomitee gab die Auszeichnung am Montag bekannt. Der Preis ist mit zwölf Millionen schwedischen Kronen dotiert, umgerechnet rund 1,2 Millionen US-Dollar.

Peter Hegemann hielt die erste Nachricht allerdings für Spam. Eine unbekannte Person hatte ihm eine E-Mail geschickt und ihn gebeten, zurückzurufen. Erst beim zweiten Blick fiel ihm die schwedische Vorwahl auf. Wegen früherer Segelerfahrungen konnte er sie Schweden zuordnen. Sein Rückruf landete beim Vorstand des Nobelkomitees.

Der entscheidende Anruf kam kurz vor 11 Uhr, nur wenige Minuten vor der offiziellen Bekanntgabe. „Die Nachricht war zunächst schwer zu realisieren“, sagte Hegemann. Der 71-Jährige forscht an der Humboldt-Universität zu Berlin. Er teilt sich den Preis mit dem 73-jährigen deutschen Forscher Georg Nagel von der Universität Würzburg und dem 54-jährigen US-amerikanischen Wissenschaftler Karl Deisseroth, der an der Stanford University und am Howard Hughes Medical Institute arbeitet.

Licht für Nervenzellen

Optogenetik verbindet Methoden der Optik und Genetik. Mit ihrer Hilfe lassen sich ausgewählte Nervenzellen mithilfe von Licht gezielt aktivieren oder hemmen – nicht-invasiv und mit hoher Präzision. Die Methode erlaubt es, neuronale Schaltkreise zu untersuchen, die Gefühle, Erinnerungen, Bewegungen und Verhalten steuern.

Der Ausgangspunkt war eine einzellige Grünalge: Chlamydomonas reinhardtii. Sie orientiert sich zum Licht. Hegemanns Arbeitsgruppe entdeckte um das Jahr 2000 in neu zugänglichen Gensequenzen der Alge Gene für lichtempfindliche Proteine. Hegemann bat Georg Nagel, damals am Max-Planck-Institut für Biophysik, diese Proteine zu untersuchen.

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Nagel brachte sie in Eizellen des Krallenfroschs ein. Gemeinsam zeigten Hegemann und Nagel, dass Channelrhodopsin-2 ein direkt durch Licht gesteuerter Ionenkanal ist. Bei blauem Licht öffnet sich der Kanal, geladene Teilchen strömen durch die Zellmembran und erzeugen ein elektrisches Signal. Nervenzellen arbeiten ebenfalls mit elektrischen Signalen – damit war die Idee geboren, sie durch Licht zu steuern.

Deisseroth und sein Team übertrugen das Verfahren gemeinsam mit Nagel auf Nervenzellen von Säugetieren. Sie schleusten das Gen für Channelrhodopsin-2 in die Zellen ein. Kurze Lichtpulse konnten dadurch gezielt elektrische Signale auslösen. 2005 veröffentlichten die Forschenden ihre Ergebnisse; 2007 gelang die lichtgesteuerte Aktivierung auch im Gehirn lebender Mäuse.

Seitdem können Forschende bestimmte Gruppen von Nervenzellen an- oder ausschalten und beobachten, was folgt. So lässt sich prüfen, ob diese Zellen tatsächlich Bewegungen, Gefühle, Erinnerungen oder Verhalten auslösen. Laut Nobelkomitee hat die Arbeit der drei Preisträger den Grundstein für eine neue Ära der Neurowissenschaften gelegt.

Von der Grundlagenforschung in die Klinik

Zunächst diente die Optogenetik vor allem der Grundlagenforschung. Krankhaft veränderte Nervenschaltkreise lassen sich damit etwa bei Parkinson oder psychiatrischen Erkrankungen untersuchen. In Tiermodellen wird die Methode auch bei Parkinson und Epilepsie erprobt. Langfristig könnten daraus neue Therapieansätze entstehen.

In der Augenmedizin sind optogenetische Erkenntnisse bereits therapeutisch angekommen. Eine optogenetische Therapie für bestimmte Netzhauterkrankungen wird klinisch erprobt. Die US-Arzneimittelbehörde FDA nahm im September 2026 den Zulassungsantrag für eine Gentherapie gegen Retinitis pigmentosa zur Prüfung an; zugelassen ist sie noch nicht. Nach Angaben des Herstellers wäre sie bei einer Zulassung die erste genunabhängige Therapie für diese Patientengruppe.

Ein früherer Versuch hatte bereits aufhorchen lassen: 2021 konnte ein internationales Forschungsteam einem 58-jährigen Patienten, dessen Blindheit durch Retinitis pigmentosa verursacht worden war, durch eine optogenetische Therapie teilweise das Sehvermögen zurückgeben. Botond Roska, der geschädigte Netzhäute mit gentherapeutischen Ansätzen untersucht, erhielt für seine Optogenetik-Forschung 2020 den Körber-Preis.

Die Technik wird weltweit in Laboren eingesetzt. Sie hilft auch dabei, das Zusammenspiel des Nervensystems mit Organen wie Herz und Darm zu untersuchen. Mit fluoreszierenden Proteinen können Forschende zelluläre Aktivität sichtbar machen; auch solche Proteine zählen zu den optogenetischen Werkzeugen.

Ein Kanal, viele Möglichkeiten

Optogenetik bedeutet nicht nur, Nervenzellen mit Licht zu reizen. Fremdgene werden in Zielzellen eingebracht, damit diese lichtempfindliche Ionenkanäle, Transporter oder Enzyme bilden. So lassen sich definierte biologische Vorgänge im Millisekundenbereich kontrollieren – auf Ebene einzelner Proteine, Zellen, Gewebe und sogar frei beweglicher Säugetiere.

Ein molekulares Beispiel ist Channelrhodopsin-2, kurz ChR2, ein natürlich vorkommender, lichtgesteuerter Ionenkanal. ChR2 ist strukturell nicht mit G-Protein-gekoppelten Rezeptoren gleichzusetzen. Sein intrazellulär gelegenes C-terminales Ende kann verändert oder durch ein anderes Proteinsegment ersetzt werden, ohne dass die Kanal-Funktion verloren geht.

Solche Fusionsproteine gelangen durch virale Transfektion, Elektroporation oder eine Genkanone in erregbare Zellen wie Neuronen. In Wirbeltierzellen ist die Vorstufe des lichtabsorbierenden Chromophors Retinal, also Vitamin A, meist vorhanden. Neuronen, die ChR2 bilden, können deshalb durch Beleuchtung depolarisiert werden.

Das blauempfindliche ChR2 und die durch gelbes Licht aktivierbare Chloridpumpe Halorhodopsin ermöglichen es, neuronale Aktivität innerhalb von Millisekunden ein- und auszuschalten. Durch gezielte Mutationen ließ sich die Ionenselektivität von ChR2 von Kationen wie Natrium und Kalium auf das Anion Chlorid umstellen. Anionenleitende Channelrhodopsine werden genutzt, um neuronale Aktivität mit Licht zu unterdrücken.

Fluoreszenzmarkierte ChR2-Proteine machen lichtaktivierte Axone und Synapsen in intaktem Gehirngewebe auffindbar. Die Methode wird zur Untersuchung molekularer Vorgänge bei der Induktion synaptischer Plastizität eingesetzt; mit ChR2 wurden außerdem weitreichende neuronale Verbindungen im Gehirn kartiert.

Selbst Verhalten lässt sich damit berührungslos beeinflussen. Transgene Nematoden, Taufliegen, Zebrafische und Mäuse, die ChR2 in einem Teil ihrer Neuronen exprimieren, reagierten auf intensives Blaulicht. Das klingt ein wenig nach Science-Fiction, ist aber Laboralltag.

Eine Idee mit langer Vorgeschichte

Die Grundidee, einzelne Nervenzelltypen mit Licht zu kontrollieren, hatte Francis Crick bereits Ende der 1970er-Jahre formuliert. Die Grundlage der Forschungsrichtung war jedoch schon die Entdeckung des bakteriellen Rhodopsins, des Bacteriorhodopsins, durch Dieter Oesterhelt Anfang der 1970er-Jahre. Oesterhelt erhielt dafür 2021 einen Preis der Lasker Foundation.

Als führende Entwickler der Optogenetik gelten Karl Deisseroth sowie seine ehemaligen Mitarbeiter Edward Boyden und Feng Zhang. Gero Miesenböck und Boris Zemelman gelten mit Arbeiten aus den Jahren 2002 und 2003 als Wegbereiter. Georg Nagel und Peter Hegemann veröffentlichten Arbeiten über Channelrhodopsin-1 im Jahr 2002 und Channelrhodopsin-2 im Jahr 2003.

Ihr fluoreszenzmarkiertes genetisches Werkzeug stellten sie unter anderem den Arbeitsgruppen von Karl Deisseroth, Roger Tsien und Alexander Gottschalk zur Verfügung. Nature Methods kürte Optogenetik 2010 zur „Methode des Jahres“. Die Pioniere erhielten 2013 den Brain Prize.

Neben der Kontrolle von Nervenzellen werden optogenetische Verfahren zur Untersuchung intrazellulärer Prozesse eingesetzt: zur gezielten Lokalisation von Proteinen innerhalb einer Zelle, zur Produktion bestimmter Moleküle wie Second Messenger und zur Veränderung zellulärer Signalkaskaden.

Für die Nobelpreisverleihung ist der 10. Dezember 2026 angekündigt. Dann werden Karl Deisseroth, Peter