Hadiah Nobel bidang fisiologi atau kedokteran tahun ini dimenangkan oleh tiga ilmuwan yang menemukan cara mengontrol sel-sel otak menggunakan cahaya. Mereka adalah Karl Deisseroth, Peter Hegemann, dan Georg Nagel yang dianugerahi penghargaan tersebut atas penelitian mereka mengenai “saluran ion yang dikendalikan cahaya dan optogenetika”.Saluran ion yang dikendalikan cahaya menjadi seperti pintu kecil di sel tubuh yang hanya bisa terbuka atau tertutup saat terpapar sinar khusus. Sementara optogenetika adalah teknik biologis yang menggunakan cahaya untuk mengontrol dan memicu aktivitas sel-sel tertentu (seperti neuron di otak) yang lebih peka karena telah dimodifikasi secara genetik.Peter Hegemann, di Humboldt University of Berlin, dan Georg Nagel, di University of Würzburg, ingin memahami bagaimana alga bersel tunggal yang sangat kecil bernama Chlamydomonas merespons cahaya. Penginderaan cahaya tidak harus melalui mata. Makhluk hidup menggunakan cahaya untuk mendeteksi lingkungan sekitar dan merespons perubahan di sekitar mereka. Bahkan, organisme bersel tunggal memiliki protein yang merespons cahaya. Protein-protein ini digunakan untuk bergerak mendekati atau menjauhi cahaya, menghasilkan energi, serta merespons berbagai kebutuhan dalam siklus 24 jam.Di sinilah Hegemann dan Nagel menemukan alga Chlamydomonas memiliki mekanisme mendeteksi cahaya yang sangat cerdik. Mereka mengandalkan satu protein tunggal bernama kanalrodopsin (channelrhodopsin).Kanalrodopsin tertanam di dalam membran luar sel alga. Sebagian dari protein ini mengarah ke air di luar sel dan sebagian lagi mengarah ke bagian dalam. Protein ini juga mengandung molekul kecil bernama retinaldehida, yang mampu menyerap cahaya.Saat terkena cahaya, molekul retinaldehida berubah bentuk sehingga protein kanalrodopsin ikut berganti wujud. Perubahan tersebut membuka saluran kecil melintasi membran sel. Partikel bermuatan positif, termasuk natrium, kemudian mengalir dari air di luar alga ke dalam sel. Pergerakan partikel inilah yang mengirimkan sinyal ke dalam alga sehingga membantunya berenang.Memecahkan pertanyaan biologis yang begitu menarik ini adalah tindakan luar biasa. Namun, mengapa ketiganya mendapat Hadiah Nobel dalam bidang fisiologi atau kedokteran? Jawabannya terletak pada cara kerja sel-sel saraf. Sel saraf menggunakan pergerakan partikel bermuatan (yang disebut “ion”) melintasi membran mereka untuk mengontrol aktivitasnya. Partikel bermuatan positif yang mengalir membuat sel saraf lebih aktif.Para peneliti menyadari bahwa jika mereka dapat memasukkan kanalrodopsin ke dalam sel-sel saraf, mereka mungkin bisa mengaktifkan sel-sel tersebut hanya dengan menyinarinya. Itulah tepatnya yang kemudian dilakukan oleh Hegemann, Nagel, dan pemenang Hadiah Nobel ketiga, Karl Deisseroth, seorang psikiater dan perekayasa biologis (bioengineer) di Stanford University di California. Karl Deisseroth, Peter Hegemann dan Georg Nagel, pemenang Hadiah Nobel tahun 2026 dalam bidang fisiologi atau kedokteran. Ill. Niklas Elmehed © Nobel Prize Outreach, CC BY Mengaktifkan sel saraf dengan cahayaKemampuan untuk mengontrol sel-sel saraf dengan cahaya disebut optogenetika. Kemampuan ini menjadi alat penelitian yang sangat ampuh untuk menyalakan dan mematikan kelompok sel saraf tertentu serta melihat apa yang terjadi.Pertama, para ilmuwan memasukkan gen untuk kanalrodopsin ke dalam sel-sel saraf yang ingin mereka pelajari. Gen tersebut biasanya dibawa ke dalam sel oleh virus yang telah dimodifikasi sehingga tidak dapat menyebabkan penyakit. Sel-sel tersebut kemudian menghasilkan protein kanalrodopsin, yang membuatnya merespons cahaya.Pada hewan seperti mencit, para ilmuwan dapat memancarkan cahaya ke dalam otak melalui serat optik yang tipis. Ketika cahaya mencapai sel, kanalrodopsin terbuka dan sel-sel menjadi aktif. Sel-sel saraf di sekitarnya yang tidak mengandung protein tersebut tidak akan terpengaruh.Cahaya dapat diarahkan ke bagian otak yang sangat kecil dan dinyalakan serta dimatikan dengan sangat cepat. Hal ini membuat optogenetika menjadi cara yang sangat ampuh untuk meneliti bagaimana otak bekerja. Sebagai contoh, jika para ilmuwan ingin mengetahui apakah kelompok sel saraf tertentu memengaruhi ingatan, tidur, sensasi, atau gerakan, mereka dapat mengaktifkan sel-sel tersebut dengan cahaya dan melihat apa yang terjadi.Dalam eksperimen tahun 2012, tim Massachusetts Institute of Technology memberikan kejutan listrik ringan kepada mencit di dalam kandang tertentu. Mereka menggunakan optogenetika untuk menandai sel-sel saraf di pusat ingatan otak yang aktif selama eksperimen pengkondisian rasa takut tersebut. Beberapa hari kemudian, di kandang yang berbeda, mereka mengaktifkan sel-sel tersebut dengan cahaya. Mencit-mencit itu mematung ketakutan, seolah-olah mereka mengingat kejutan listrik tersebut.Mencit yang tidak diberi kejutan listrik tidak mematung, yang berarti cahaya tersebut mengaktifkan kembali ingatan mereka. Deisseroth adalah salah satu penulis penelitian tersebut.Optogenetika telah mentransformasi kemampuan para ilmuwan untuk meneliti bagaimana otak dan sistem saraf bekerja—sekaligus memiliki masa depan sebagai pengobatan. Optogenetika pun tengah menjalani uji klinis tahap awal bagi orang-orang dengan degenerasi retina. Dalam uji klinis ini, para peneliti memasukkan protein sensitif cahaya ke dalam sel-sel saraf yang tersisa di retina setelah sel-sel yang biasanya mendeteksi cahaya—yang disebut basilus dan konit (sel batang dan sel kerucut)—telah hilang. Hal ini dapat membuat sel-sel yang tersisa merespons cahaya dan memulihkan sebagian penglihatan.Para peneliti juga sedang menyelidiki apakah optogenetika pada akhirnya dapat digunakan untuk mengobati kondisi neurologis, termasuk Parkinson dan epilepsi.Hadiah Nobel tahun ini merayakan karya yang dimulai dari pertanyaan yang mungkin terdengar unik: bagaimana Chlamydomonas berenang menuju cahaya? Pertanyaan ini mungkin tidak memiliki kepentingan praktis yang jelas. Pertanyaan ini mungkin tidak diarahkan untuk menjawab kebutuhan mendesak dalam kesehatan manusia, dan juga bukan jalan yang jelas menuju kekayaan. Namun, keberhasilan optogenetika menjadi gambaran bagi kita untuk terus mengajukan pertanyaan semata-mata demi memahami dunia. Sebab, mustahil untuk memprediksi sejauh mana pengetahuan akan membawa kita."Robert Lucas menerima pendanaan dari European Research Council, Wellcome Trust, UKRI (melalui Medical Research Council dan Biotechnology and Biological Sciences Research Council), serta Fight for Sight. Ia tercatat sebagai penemu dalam hak paten yang diberikan atas penggunaan rod opsin untuk pemulihan penglihatan."