Georg Nagel: Keşfini yanlış hazırlanmış bir çözeltiye borçlu olan biyofizikçi

Stockholm’den gelen telefon Georg Nagel’e ulaştığında, Napoli ile Roma arasındaki tepelerde, altında zeytin ağaçları ve yanı başında bir limon ağacıyla bir terasta oturuyordu. Habere inanmadı. Bazı arkadaşları her sonbahar Nobel Ödülü duyurularını izlemeyi alışkanlık edinmişti; Nagel ise onlara hep sakin olmalarını söylerdi. Bildiği kadarıyla, deneylerinin mümkün kıldığı optogenetik tekniğinden yarar gören yalnızca bir hastaydı. Sıtma ilaçları ve kanser immünoterapisi sayısız insana yardımcı olmuştu. Beyin hücreleri için geliştirilen bir ışık anahtarının tıp ödülünü almak için henüz çok yeni olduğunu düşünüyordu.

Nobel Meclisi aynı fikirde değildi. Würzburg Üniversitesi’nde biyofizikçi olan Nagel, ışıkla etkinleşen iyon kanalları ve optogenetikle ilgili keşifleri nedeniyle Peter Hegemann ve Karl Deisseroth ile birlikte Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü’nü paylaşıyor. Bu hikâyedeki Nagel payının temelinde, iddianın kanıtlanması yatıyor. Hegemann, yeşil alg Chlamydomonas’ın göz lekesindeki bir proteinin hem ışığı algıladığını hem de yüklü parçacıkların geçebileceği bir gözenek açtığını uzun süredir savunuyordu; pek çok meslektaşı bu iddiaya kuşkuyla yaklaşıyordu. Frankfurt’taki Max Planck Biyofizik Enstitüsü’nde çalışan Nagel, aday genleri kurbağa yumurtalarına aktarıp ışık yakıldığında neler olduğunu ölçtü. İlk başta işler pek yolunda gitmedi. Ardından, kendi anlatımına göre, pH değeri düşük ve yanlış hazırlanmış bir çözelti grubu belirgin bir sinyal verdi; Nagel de gördüğü şeyin ne olduğunu çözebildi. Yerinde bir rastlantıydı: İki proteinden ilkinin proton kanalı olduğu anlaşıldı.

Nagel’in sebatının kökleri daha eskilere uzanıyor. 24 Ağustos 1953’te Yukarı Svabya’daki Weingarten’da beş çocuğun en büyüğü olarak dünyaya geldi ve beş yaşından itibaren ağır hastalıklarla mücadele etti. Kardeşleri yakındaki Avusturya’da kayak yaparken o, ailesinin her Noel’de aldığı bilim setleriyle bir buhar makinesi ve radyolar yaptı; yaz tatillerinin çoğunu da ileride yirmi yıl boyunca ders vereceği Würzburg’daki üniversite hastanesinde ameliyatlar geçirerek yaşadı. Konstanz Üniversitesi’nde biyoloji ve biyofizik eğitimi aldı. İlk biyofizik hocası Ernst Bamberg burada akıl hocası oldu; Nagel öğrenciyken bir kafenin kuruluşuna da yardım etti. Diplomasını aldıktan sonra İsviçre’de özel bir lisede öğretmenlik yaptı. Würzburg’da geçirdiği bir başka ameliyat kemiklerindeki iltihabı sonunda durdurdu. Bunun üzerine yelken kanatla uçmaya başladı ve Bamberg onu Frankfurt’a davet edene kadar öğretmenliğe devam etti. Daveti kabul etti; Max Planck Enstitüsü’nde yürüttüğü araştırmayla Goethe Üniversitesi’nde 1988’de doktorasını tamamladı.

Ardından ABD’de, Yale ve Rockefeller Üniversitelerinde beş yıl doktora sonrası araştırmacı olarak çalıştı. New York’ta, Columbia’da misafir profesör olan Napolili moleküler biyolog Anna Maria Musti ile tanıştı; Musti, bilimsel çalışmalara biyofizik açısından yaklaşımını genişletmesine yardımcı oldu. 1996’da Danimarka’da evlendiler ve bir kızları oldu. Frankfurt’a, Max Planck Enstitüsü’nde araştırma grubu yöneticisi olarak dönen Nagel ile Bamberg, 1995’te bir mikroptan elde edilen ışıkla çalışan pompa bakteriorodopsinin kurbağa yumurtalarında da işlev gördüğünü ve böylece hayvan hücrelerini ışığa duyarlı hâle getirdiğini gösterdi. Kurbağa yumurtası, sonrasında yapılacak her şey için bir deney platformuna dönüştü.

2002’de Nagel, Hegemann, Bamberg ve çalışma arkadaşları, Science dergisinde kanalrodopsin-1’i ışıkla etkinleşen bir proton kanalı olarak tanımladı; makalenin ortak yazarları arasında Musti de vardı. Nagel’in ekibi, 2003’te Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde yayımlanan çalışmada kanalrodopsin-2’nin ışıkla doğrudan açıldığını, pozitif iyonların geçişine izin verdiğini ve insan böbrek hücrelerinde de işlev görerek mavi ışık altında bu hücrelerin depolarize olmasına yol açtığını gösterdi. Deisseroth, Nagel’e genin örneğini isteyen bir mektup yazdı; Stanford’daki ekibi 2005’te bu geni kullanarak kültür ortamında yetiştirilen nöronların istenildiğinde ateşlenmesini sağladı. Nagel ile Bamberg, Deisseroth’un makalesinin ortak yazarları arasındaydı. Aynı yıl Nagel, Alexander Gottschalk ile birlikte, kanalrodopsinin sağlam bir hayvanda davranışları kontrol etmek için kullanıldığı ilk çalışmalardan birini yayımladı. Araştırmada, akımı güçlendirmek için Nagel’in tasarladığı bir mutant kullanılarak Caenorhabditis elegans adlı yuvarlak solucanın davranışları kontrol edildi.

2004’te Julius von Sachs Enstitüsü’nde moleküler bitki fizyolojisi profesörü olarak Würzburg’a taşındı. Bu beklenmedik merkez, önündeki yirmi yılı bir sinirbilim aracının kullanım alanlarını genişletmeye ayırmasına imkân verdi. Ekibi, Shiqiang Gao ile birlikte cAMP ve cGMP sinyal moleküllerine yönelik ışıkla kontrol edilen enzimler geliştirdi; 2015’te tanımlanan CyclOp da bunlardan biriydi. Yöntemi, yaşamak için ışığa ihtiyaç duyan ve rodopsinlerin gereksinim duyduğu retinalden yoksun bitkiler üzerinde de kullandı. Nagel’in kıdemli yazar olduğu ve 2021’de Nature Plants’ta yayımlanan bir çalışmada, bir algden alınan ışıkla etkinleşen kanal kullanılarak tütün bitkilerinin büyümesi kontrol edildi. 2019’da Fizyoloji Enstitüsü’ne geçti; 2021’den itibaren çalışmalarını burada kıdemli profesör olarak sürdürdü.

Ödül, kalabalık bir odadaki bazı isimleri de görünür kılıyor. Nobel kuralları en fazla üç ödül sahibine izin veriyor; bu nedenle listede Nagel’in akıl hocası, daha sonra Frankfurt enstitüsünün direktörü olan ve kanalrodopsin makalelerinde ortak yazarlık yapan Bamberg’in yanı sıra 2005 tarihli nöron makalesinin ilk yazarı Edward Boyden ve nöronları daha önce farklı bir sistemle ışığa tepki verir hâle getiren Gero Miesenböck yer almıyor. Altısı da 2013’te Beyin Ödülü’nü paylaşmıştı. Nagel, riskin nerede yattığı konusunda açık konuşuyor. Deisseroth, derleme makalelerinde kanalrodopsini nöronlara aktarmanın çok riskli bir proje olduğunu yazmıştı; Nagel ise duyurudan sonra verdiği ilk röportajda, proteinin böbrek hücrelerinde bu kadar iyi ifade edilmesi nedeniyle buna biraz şaşırdığını söyledi. Aynı nefeste Deisseroth’un bu aracı yaygınlaştırma ve açıklama konusundaki çalışmalarının son derece önemli olduğunu da belirtti. Tıbbi iddialar da aynı özeni gerektiriyor. İnsanlarda belgelenmiş en güçlü örnek, retinitis pigmentosa nedeniyle kör olan ve 2021’de bildirilen bir gen tedavisiyle, algden elde edilen kanalrodopsinin kullanılması sonucunda sınırlı görme yetisini yeniden kazanan bir erkek hasta. Denemeler sürüyor; optogenetik hâlâ her şeyden önce bir araştırma yöntemi.

Stockholm’deki ödül, uzun bir başarılar dizisinin son halkası oldu: 2010’da, Hegemann ve Bamberg ile birlikte aldığı Wiley ve Karl Heinz Beckurts ödülleri; 2013’te Louis-Jeantet Tıp Ödülü; 2019’da Rumford Ödülü ve 2020’de Hegemann ile Miesenböck’le paylaştığı Shaw Yaşam Bilimleri ve Tıp Ödülü. Resmî emekliliği Haziran 2026’nın sonunda başladı. Nagel’in söylediğine göre kendisi ve Musti, soğuk ayları Würzburg’dan ortalama on derece daha sıcak ve sis görülmeyen Napoli yakınlarında geçiriyor. Adı, kan pulcuklarında kalsiyum ileten bir kanalrodopsinin kullanıldığı 2025 tarihli çalışma da dâhil olmak üzere yeni makalelerde yer almaya devam etti. 5 Ekim 2026’daki duyuruyla Nagel, Würzburg Üniversitesi’nin on beşinci Nobel ödüllüsü oldu.

Madalyasını 10 Aralık’ta Stockholm’de alacak. Bir zamanlar kurbağa yumurtasına aktardığı protein, bugün dünyanın dört bir yanındaki laboratuvarlarda istenildiğinde açılıyor. Ödülün biraz daha beklemesi gerektiğini düşündüren soruysa şu: Bu yöntem ikinci bir hastaya, ardından üçüncüye ulaşabilecek mi?

Etiketler: Georg Nagel, Karl Deisseroth, Nobel Prize, optogenetik, Peter Hegemann, channelrhodopsin, biyofizikçiler

İlgili kişiler

Peter Hegemann

Karl Deisseroth

Konstantin Batygin

Neil Gehrels

Gerhard Richter

Francis Halzen