光遺傳學奪諾貝爾醫學獎 國內專家：有望助攻失智、憂鬱與失明治療

今年諾貝爾醫學獎得主在瑞典時間5日上午約11時半（台灣時間同日下午5時半）後不久揭曉，得主是美國學者代塞羅斯（Karl Deisseroth）和兩名德國學者赫格曼（Peter Hegemann）、納格爾（Georg Nagel），表彰他們在光控離子通道和光遺傳學（optogenetics）方面的發現。

赫吉曼與內格爾在一種單細胞藻類中，發現一種特殊蛋白質，名為光敏感通道蛋白。代瑟羅斯將光敏感通道蛋白基因導入老鼠神經細胞，透過以藍光照射這些細胞，得以觸發神經訊號，並於2005年發表這項突破性成果。兩年後，他讓這種受光控制的神經細胞開關在活體老鼠腦中發揮作用。

台灣科技媒體中心邀請專家學者分享，諾貝爾醫學獎得主研究。將光遺傳技術引進國內的學者之一、陽明交通大學生命科學學院院長兼神經科學研究所講座教授連正章，更曾為代塞羅斯中文譯本著作「人類情感的億萬投射」撰寫序文。

連正章觀察，每參加國際會議時，若遇到美國學者代塞羅斯，可以發現在空檔休息時，代塞羅斯都是一人坐在角落，個性十分內向，但內心十分溫暖，常慷慨分享精神科病人故事，又很會寫作，屬於I型人格特質的學者，而另一得主赫格曼則是健談活潑。

連正章說，人體細胞膜有離子通道，經研究發現，透過光敏感通道蛋白基因達到開關的功效。目前光遺傳學的光敏感性離子通道技術已應用於神經研究，如在台灣多使用於神經科學領域，包括神經功能、神經迴路功能、單細胞功能，或涉及行為研究的心理學、神經科學及腦與心智方面。

此技術為非常普遍使用的技術，而要如何應用在人體。連正章指出，目前光敏感性離子通道技術在動物模型已十分普遍，包括阿茲海默症、巴金森氏症、藥物成癮、慢性疼痛、憂鬱症、動作障礙等研究，未來可以調控動物的情緒與行為是有機會的。

連正章說，如焦慮、憂鬱、恐懼等情緒都為神經迴路問題，研究可以藉由找出特定神經細胞，了解大腦神經迴路運作時出現了什麼障礙，如杏仁核、前額葉等迴路失調時，可以透過光敏感性離子通道技術活化或抑制神經細胞，以控制相關情緒與行為。這是劃時代的技術，因包括眼睛視網膜、心臟、腸胃道都有神經細胞，可以用於神經生理研究及疾病治療。

台大腦與心智科學研究所副教授姚皓傑說，他過去在國外攻讀博士後時，曾與代塞羅斯合作過一篇論文，主要研究光遺傳應用重點為對於特定神經的專一性調控，由於腦神經有850至860億顆細胞，網絡非常複雜，但光遺傳技術可以精準操作想調控的神經迴路，就像開關燈一樣快速。如控制老鼠運動皮層，一開燈，老鼠就會開始跑，一關燈，老鼠就休息，在驗證因果關係有很好的效果。

姚皓傑說，從動物實驗到人體應用還是有一段距離，老鼠和人的大腦大小差很多，若要建立光敏感通道，需要的光就更多，可能對腦帶來傷害，因此要從臨床前動物實驗，發展到人類應用，仍有技術落差。不過，現有動物實驗仍有重要意義，人類能藉此更了解腦神經迴路、累積腦神經學知識，他樂觀認為，在過5到10年，會有新的工具被發展出來，改善大腦功能。

陽明交通大學解剖學及細胞生物學研究所助理教授郭曉縈提醒，相關技術若要用在人體上仍有安全性等問題。

正與代塞羅斯合作研究的中研院生物醫學科學研究所助研究員林宛蓁說，光遺傳技術在神經科學上的應用非常具有突破性，選擇性地把工具放在想要操作的神經細胞，就能更精準解析神經迴路間的交互作用。

在現有應用上，林宛蓁指出，2021年已有研究將光敏感離子通道，表現在盲人視網膜上，藉由特製眼鏡，成功讓他們獲得部分視覺；現在也有新創公司嘗試用光遺傳技術製作人工耳蝸，改善失聰，或是應用在癲癇等疾病。中研院生醫所及化學所明年3月預計邀請代塞羅斯來台訪問並擔任講者，傳授光遺傳技術。

姚皓傑則參與過代塞羅斯與赫格曼在場的會議，他觀察，代塞羅斯個性低調，有著嚴肅的氣場；相較之下，赫格曼是健談的科學家，在會議休息時間，總有很多學生與研究者圍繞身邊。

林宛蓁指出，代塞羅斯及其實驗室團隊非常樂於分享技術，為此領域建立了很好的基礎與交流平台，代塞羅斯在面對研究時，不僅保有嚴謹態度，更有對於科學的情懷，可說是兼顧嚴謹與感性的人。