Nobelpreis für Karl Deisseroth: der Psychiater, der Nervenzellen per Licht schaltet

Karl Deisseroth

Photo: Christopher Michel / CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Geboren	18. November 1971 Boston, Massachusetts, United States
Beruf	Psychiater und Neurowissenschaftler
Auszeichnungen	Albany Medical Center Prize · Dickson Prize in Medicine · Massry Prize

Die meisten Medizin-Nobelpreisträger hatten ihre Patienten schon lange nicht mehr behandelt, als der Anruf aus Stockholm kam. Karl Deisseroth hat nie damit aufgehört. Der Wissenschaftler aus Stanford, der der Neurowissenschaft ein Verfahren an die Hand gab, mit dem sich ausgewählte Gehirnzellen durch einen blauen Lichtblitz ein- und ausschalten lassen, sitzt noch immer Menschen mit schweren psychischen Erkrankungen gegenüber und hört ihnen zu, wenn sie versuchen, Zustände in Worte zu fassen, die sich kaum beschreiben lassen. Diese Gespräche flössen direkt in die nächsten Experimente seines Labors ein, sagt er. Mit dem Nobelpreis, den er nun teilt, wird das Werkzeug ausgezeichnet. In der Klinik entstehen weiterhin die Fragen, auf die dieses Werkzeug eine Antwort geben sollte.

Das Verfahren heißt Optogenetik – ein Begriff, den Deisseroth selbst geprägt hat. Es nutzt Channelrhodopsin, ein Protein aus einer einzelligen Grünalge, das bei Lichteinfall einen Kanal öffnet. Wird das Gen für dieses Protein in eine ausgewählte Gruppe von Nervenzellen eingebracht, lassen sich diese Zellen auf Kommando und im Millisekundentakt aktivieren, während ihre Nachbarzellen ruhig bleiben. Für ein Forschungsgebiet, das über Generationen hinweg Gehirnregionen und Verhalten einander zugeordnet hatte, indem es beobachtete, was nach einer Schädigung ausfiel, bedeutete das eine ganz neue Möglichkeit: Forschende konnten endlich eine Frage nach Ursache und Wirkung stellen – was tut das Tier, wenn dieser Schaltkreis aktiviert wird? „Wir nutzen Licht nicht, um Informationen zu sammeln, sondern um Dinge geschehen zu lassen“, sagte er am Morgen der Bekanntgabe gegenüber STAT.

Deisseroth wurde am 18. November 1971 in Boston als Sohn des Onkologen Albert Deisseroth geboren und schloss 1988 in Houston die St. John’s School ab. Er studierte Biochemie an der Harvard University und machte dort 1992 seinen Abschluss. Anschließend ging er nach Westen an die Stanford University, wo er 1998 im Labor von Richard Tsien in Neurowissenschaften promovierte und 2000 sein Medizinstudium abschloss. Als er mit dem Medizinstudium begann, sei Psychiatrie für ihn noch gar kein Thema gewesen, sagte er. Das änderte sich während der Facharztausbildung. Auf den Stationen begegnete er Erkrankungen, die sein Fachgebiet detailliert beschreiben, aber nur vage erklären konnte. Die Kluft zwischen beidem wurde zum Ausgangspunkt seiner Forschung.

2004 gründete er sein eigenes Labor in Stanford. Im Juli desselben Jahres hielt er in seinem Notizbuch erstmals lichtgesteuerte Aktivität in Nervenzellen fest, die Channelrhodopsin enthielten – jenes Protein, das Peter Hegemann und Georg Nagel in Algen charakterisiert hatten. Die Studie erschien 2005 in Nature Neuroscience; Erstautor war Ed Boyden, zu den Mitautoren zählten Feng Zhang, Ernst Bamberg und Nagel. Im selben Jahr verliehen ihm die National Institutes of Health den Director’s Pioneer Award. 2006 gab er dem Forschungsgebiet seinen Namen, und 2007 funktionierte der lichtgesteuerte Schalter bereits in den Gehirnen lebender Mäuse. 2010 kürte die Fachzeitschrift Nature Methods die Optogenetik zur Methode des Jahres. Seit 2009 ist Deisseroth als Investigator am Howard Hughes Medical Institute tätig.

Eine zweite Erfindung ging aus demselben Labor hervor. 2013 war Deisseroth leitender Autor einer Studie, in der CLARITY beschrieben wurde. Das Verfahren hatte er gemeinsam mit seinem Postdoktoranden Kwanghun Chung und der Neurowissenschaftlerin Viviana Gradinaru entwickelt: Es macht ein intaktes Gehirn zu einem transparenten Hydrogel, das Licht und molekulare Sonden durchdringen können. Spätere Varianten dieser Hydrogel-Gewebechemie, etwa STARmap, erfassen die Genaktivität dreidimensional und Zelle für Zelle, ohne das Gewebe in Scheiben zu schneiden. Parallel zu diesen beiden Forschungsrichtungen entschlüsselten seine Gruppe und die von Hegemann hochauflösende Strukturen von Channelrhodopsinen und erklärten, wie der Kanal Ionen und bestimmte Lichtfarben auswählt.

Der Nobelpreis, den die Nobelversammlung am Karolinska-Institut am 5. Oktober 2026 bekannt gab, ging zu gleichen Teilen an Deisseroth, Hegemann und Nagel „für ihre Entdeckungen zu lichtgesteuerten Ionenkanälen und zur Optogenetik“. Laut den Regeln kann ein Nobelpreis höchstens an drei Personen gehen – eine Begrenzung, die andere leer ausgehen ließ. Nach der Bekanntgabe äußerten Kommentatoren in den sozialen Medien besonders lautstark Einwände, weil Boyden, inzwischen am MIT, nicht berücksichtigt wurde; auf Bitten um eine Stellungnahme reagierte er nicht. In ihren Hintergrundinformationen würdigte die Kommission auch andere Pioniere, darunter Gero Miesenböck, der 2002 erstmals gewöhnliche Nervenzellen lichtempfindlich gemacht hatte, und Zhuo-Hua Pan, der Channelrhodopsin in Netzhautzellen erprobte. Deisseroth ist mit der Frage, wem die Priorität gebührt, offener umgegangen als die meisten: Er veröffentlichte die Seiten seines Notizbuchs vom Juli 2004 und nennt regelmäßig die Labore, darunter die von Stefan Herlitze, Alexander Gottschalk, Hiromu Yawo und Pan, die im darauffolgenden Jahr zu ähnlichen Ergebnissen gelangten. Bei den Feierlichkeiten wird noch ein zweiter Vorbehalt gern übergangen. Trotz der großen Bedeutung der Methode für die Laborforschung verweist die eigene Darstellung des Nobelkomitees zu ihrer klinischen Anwendung lediglich auf Versuche, Menschen mit Sehbehinderungen das Sehvermögen zurückzugeben. Der mögliche psychiatrische Nutzen, auf den seine Patienten hoffen könnten, ist weiterhin Gegenstand eines Forschungsprogramms.

Deisseroth hat auch versucht zu erklären, was die Schaltkreise für die Menschen bedeuten, die er behandelt. Der Stoff, aus dem Gefühle sind, 2021 bei Random House erschienen, wechselt zwischen Begegnungen mit Patienten und den neuronalen Schaltkreisen hinter Emotionen. Das Buch vertritt die These, dass psychische Zustände auf einem Spektrum liegen, dessen Wurzeln in der Evolutionsgeschichte zu finden sind. Der englische Titel spielt auf zwei Bedeutungen an: auf den Abwehrmechanismus, den Psychiater kennen, und auf die langen Fortsätze, mit denen ein Neuron entfernte Ziele erreicht.

Der Nobel-Anruf erreichte ihn kurz nach Mitternacht in Kalifornien. Er hatte bis spät an einer Arbeit gesessen und sich gerade hingelegt. Von den drei Preisträgern war er der Erste, den die Kommission erreichte. In dem Interview, das er noch in derselben Nacht aufzeichnete, während der Rest der Familie schlief, erzählte er von einer neuen Forschungsrichtung seines Teams: Mit Licht steuerten sie den Herzschlag von Mäusen, um zu beobachten, wie Veränderungen der Herzfrequenz Gehirnzustände und Verhalten beeinflussen – eine Kommunikation vom Körper zum Gehirn mit der Präzision eines Schalters. Bei Bekanntgabe des Preises war er 55 Jahre alt. Seine Mitpreisträger bezeichnete er als langjährige Weggefährten und Freunde, mit denen er über viele Jahre hinweg gemeinsam publiziert, Konferenzen besucht und Bier getrunken hatte.

Der Nobelpreis ist der Höhepunkt einer Reihe von Auszeichnungen, zu denen bereits der Lasker Basic Medical Research Award 2021 gehörte, den er mit Hegemann und Dieter Oesterhelt teilte, sowie der Kyoto-Preis 2018, dessen bis dahin jüngster Preisträger er wurde. Im selben Jahr erhielt er den Canada Gairdner International Award, 2016 gemeinsam mit Hegemann den Harvey-Preis. Hinzu kommen der Breakthrough Prize in Life Sciences und der Brain Prize 2013, den er mit fünf weiteren Forschenden aus der Optogenetik teilte, darunter Boyden. Deisseroth ist Mitglied der nationalen Akademien der Wissenschaften, der Ingenieurwissenschaften und der Medizin der Vereinigten Staaten.

Er ist mit Michelle Monje verheiratet, einer Neurowissenschaftlerin in Stanford; gemeinsam haben sie vier Kinder. Aus einer früheren Beziehung hat er außerdem einen Sohn. In Stanford hat er neben seiner Professur für Psychiatrie und Verhaltenswissenschaften die D.H. Chen-Professur für Bioengineering inne und arbeitet als behandelnder Arzt am Stanford University Hospital.

Die Feier in Stockholm ist für den 10. Dezember angesetzt. Danach, sagt Deisseroth, werde der Alltag derselbe bleiben: lange Abende über wissenschaftlichen Arbeiten, das Labor und die Patienten, deren Beschreibungen ihrer Gefühle für ihn nach wie vor die schwierigsten Daten sind.

Schlagwörter: Georg Nagel, Karl Deisseroth, Optogenetik, Peter Hegemann, Stanford University, Ed Boyden