NYHET Den 5 oktober 2026 tilldelade Nobelförsamlingen vid Karolinska Institutet Nobelpriset i fysiologi eller medicin till Karl Deisseroth, Peter Hegemann och Georg Nagel ”för deras upptäckter rörande ljusstyrda jonkanaler och optogenetik”. Priset uppmärksammar en teknik som har förändrat neurovetenskapen genom att ge forskare en enastående ny möjlighet: att med ljus kontrollera aktiviteten hos utvalda levande celler.
Vid Umeå universitet utvecklar Yaowen Wus forskargrupp ljusstyrda molekylära verktyg för att programmera levande celler för terapi och biotekniska tillämpningar.
Bild Shuang LiI årtionden har forskare kunnat observera att vissa nervceller blir aktiva när ett djur rör sig, lär sig, bildar ett minne eller upplever rädsla. Men att observera aktivitet visar inte att den orsakar ett beteende. Elektrisk stimulering kunde aktivera nervceller, men påverkade ofta många celler samtidigt. Läkemedel kunde riktas mot biologiska signalvägar, men verkade i allmänhet långsammare och mer brett.
Optogenetiken har förändrat förutsättningarna för dessa experiment. Genom att introducera gener som kodar för ljuskänsliga proteiner i utvalda celler kan forskare aktivera eller hämma dessa celler med ljuspulser som är tidsstyrda. Detta gör det möjligt att ställa fundamentalt nya frågor: Vilka nervceller orsakar faktiskt ett visst beteende? Vilka nervkretsar ligger bakom ett minne? Vad händer när en viss grupp celler aktiveras eller tystas under bara en bråkdel av en sekund? På så sätt bidrar optogenetiken till att föra neurovetenskapen från att huvudsakligen observera samband till att direkt testa orsakssamband.
Men optogenetikens framgång avslöjar också en ny vetenskaplig utmaning. De mest använda optogenetiska systemen bygger på naturliga ljuskänsliga proteiner, såsom rhodopsiner, LOV-proteiner och kryptokromer. Dessa biologiska moduler är kraftfulla, men kan vara svåra att anpassa och bygga om. Att förändra deras ljuskänslighet, växlingsbeteende, bindningsegenskaper eller andra egenskaper kräver ofta avancerad proteinteknik, och resultatet kan vara svårt att förutsäga. Systemen har också en begränsad modularitet, vilket skapar utmaningar när man vill programmera om dem för nya funktioner.
Yaowen Wu, professor i biokemi vid Umeå universitet, är en pionjär inom utvecklingen av en ny teknik som kallas kemo-optogenetik (chemo-optogenetics). I stället för att helt förlita sig på ett naturligt fotoreceptorprotein som den ljuskänsliga modulen kombinerar kemo-optogenetik ljus med syntetiska, ljusresponsiva molekylära lim. Dessa molekyler kan föra samman två proteiner när de belyses och separera dem när ljusförhållandena ändras. Med andra ord används ljus för att kontrollera proteiners dimerisering eller närhet till varandra, vilket ger forskare ett kemiskt sätt att omkonfigurera hur olika komponenter i en levande cell samverkar.
Yaowen Wu, professor vid Institutionen för kemi.
BildMattias PetterssonDetta angreppssätt kombinerar två styrkor: den kemiska flexibiliteten hos syntetiska molekyler och ljusets rumsliga och tidsmässiga precision. I det tidiga arbetet med ljusstyrd kemiskt inducerad dimerisering utvecklade Yawen Wu Lab den första generationens kemo-optogenetiska verktyg, med vilka proteininteraktioner och proteiners lokalisering kunde styras reversibelt med ljus på mikrometerskala och millisekundsskala. Senare har labbet utvecklat nästa generationens system baserade på modulära fotoswitchbara molekylära lim. Dessa möjliggör upprepade cykler av optisk styrning och reversibel reglering av proteiners lokalisering, funktion och mängd, liksom positioneringen av organeller (delstrukturer i cellen med specifika funktioner).
Både optogenetik och kemo-optogenetik använder ljus för att kontrollera biologiska processer. Den grundläggande skillnaden ligger i hur kontrollsystemet är uppbyggt: klassisk optogenetik bygger på naturliga ljuskänsliga proteiner, medan kemo-optogenetik använder syntetiska, ljusresponsiva molekyler för att kontrollera proteiners närhet och interaktioner. Detta gör kemo-optogenetik särskilt attraktivt när forskare vill utforma ett kontrollsystem för ett specifikt biologiskt problem.
Konsekvenserna sträcker sig långt bortom grundläggande cellbiologi. Yaowens långsiktiga mål är att använda dessa verktyg för att programmera levande celler.
Ett viktigt exempel är cancerimmunterapi. CAR-T-celler är levande immunceller som har genetiskt modifierats för att känna igen och angripa cancerceller. De har gett anmärkningsvärda resultat vid vissa blodcancersjukdomar, men viktiga utmaningar kvarstår, bland annat otillräcklig aktivitet hos vissa patienter och risken för överdriven immunaktivering.
Yawen Wu Lab utvecklar därför kemo-optogenetiska metoder för att styra CAR-T-cellernas beteende mer exakt i tid och rum. Arbetet kombinerar kemisk biologi med expertis inom klinisk cellterapi genom ett samarbete med professor Stephan Mielke vid Karolinska Institutet/Karolinska Universitetssjukhuset (ATMP-centrum) och professor Gunilla Enblad vid Uppsala universitet/Akademiska sjukhuset (ATMP-centrum), som är ledande forskare inom CAR-T-området i Sverige. Målet är att utveckla cellterapier som kan styras mer precist och som är säkrare, mer effektiva och bättre anpassade till den enskilda patienten.
Samma princip kan tillämpas på mikroorganismer. Mikrober används redan som biologiska fabriker för att producera läkemedel, kemikalier och andra värdefulla material. Men cellerna måste balansera konkurrerande metabola processer, och att permanent aktivera en viss produktionsväg är inte alltid optimalt. Genom att utveckla programmerbara molekylära omkopplare vill Yaowen Wu Lab dynamiskt kunna styra cellernas metabolism och biologiska produktion, i praktiken ge mikroorganismer instruktioner om hur de ska fördela sina resurser.
–Det här pekar mot en bredare vision: intelligenta celler som kan känna av, bearbeta och utföra instruktioner på ett kontrollerbart sätt. I stället för att betrakta levande celler som fasta biologiska system kan vi alltmer se dem som programmerbara system vars beteende kan justeras med molekylär precision, säger Yaowen Wu.
Nobelpriset i fysiologi eller medicin 2026 för optogenetik uppmärksammar det vetenskapliga genombrott som gjorde det möjligt att använda ljus för att ställa orsakssambandsfrågor i levande celler och i hjärnan. Nästa generation av optiska tekniker tar detta ett steg vidare, från att slå på och av neuroner till att programmera levande celler.
Nya ljusstyrda kemiska verktyg kontrollerar processer i levande celler
Utvecklar nya verktyg för syntetisk biologi
Herzog LK, Zhang J, Wu YW. (2026) Flipping the Switch: Next-Generation Chemo-Optogenetics for Reversible Control of Biological Systems. ChemPhotoChem 10 (3): e202500267. https://doi.org/10.1002/cptc.202500267
Zhang J, Herzog LK, … Wu YW. (2025) Modular Photoswitchable Molecular Glues for Chemo-Optogenetic Control of Protein Function in Living Cells. Angew Chem Int Ed. e202416456. https://doi.org/10.1002/anie.202416456
Klewer L, Wu YW. (2019) Light-Induced Dimerization Approaches to Control Cellular Processes. Chem Eur J. 25(54):12452-12463. https://doi.org/10.1002/chem.202403808
Chen X, Wu YW. (2018) Tunable and photoswitchable chemically induced dimerization for chemo-optogenetic control of protein and organelle positioning. Angew. Chem. Int. Ed. 57 (23): 6796-6799. https://doi.org/10.1002/anie.201800140