Georg Nagel, il biofisico che ha saputo del Nobel su una terrazza tra Napoli e Roma

Quando la telefonata da Stoccolma raggiunse Georg Nagel, si trovava su una terrazza tra le colline fra Napoli e Roma, con gli ulivi sotto di sé e un limone accanto. Non ci credette. Ogni autunno alcuni amici seguivano con attenzione gli annunci dei Nobel, e lui diceva sempre di non agitarsi. Per quanto ne sapeva, un solo paziente aveva tratto beneficio dall’optogenetica, la tecnica resa possibile dai suoi esperimenti. I farmaci contro la malaria e l’immunoterapia contro il cancro avevano aiutato moltitudini di persone. Un interruttore luminoso per le cellule cerebrali, pensava, era ancora troppo giovane per ricevere un premio per la medicina.

L’Assemblea Nobel la pensava diversamente. Nagel, biofisico all’Università di Würzburg, condivide il Premio Nobel per la fisiologia o la medicina con Peter Hegemann e Karl Deisseroth per le scoperte sui canali ionici attivati dalla luce e sull’optogenetica. Il suo contributo alla storia è la dimostrazione sperimentale. Hegemann sosteneva da tempo che una proteina presente nella macchia oculare dell’alga verde Chlamydomonas fosse in grado sia di catturare la luce sia di aprire un poro per il passaggio di particelle cariche, un’ipotesi che molti colleghi mettevano in dubbio. Nagel, all’Istituto Max Planck di Biofisica di Francoforte, introdusse i geni candidati in ovociti di rana e misurò che cosa accadeva quando si accendeva la luce. All’inizio fu una strada in salita. Poi, racconta, una serie di soluzioni preparate in modo errato e con un pH basso produsse un segnale netto, permettendogli di capire che cosa stesse osservando. Fu un incidente appropriato: la prima delle due proteine si rivelò un canale per i protoni.

Quella perseveranza aveva radici più lontane. Nagel nacque il 24 agosto 1953 a Weingarten, in Svevia Superiore, primogenito di cinque figli; a partire dai cinque anni fu gravemente malato. Mentre i fratelli andavano a sciare nella vicina Austria, lui costruiva una macchina a vapore e radio con i kit scientifici che i genitori gli regalavano ogni Natale, e trascorreva molte vacanze estive sottoponendosi a interventi all’ospedale universitario di Würzburg, la città in cui avrebbe poi insegnato per due decenni. Studiò biologia e biofisica all’Università di Costanza, dove Ernst Bamberg, il suo primo docente di biofisica, divenne il suo mentore e dove, da studente, contribuì a fondare un caffè. Dopo la laurea insegnò in una scuola secondaria privata in Svizzera. Un altro intervento a Würzburg riuscì infine a fermare l’infiammazione alle ossa; si dedicò al deltaplano e continuò a insegnare finché Bamberg non lo invitò a Francoforte. Accettò e nel 1988 conseguì il dottorato all’Università Goethe, con una ricerca svolta all’Istituto Max Planck.

Seguirono cinque anni di post-dottorato negli Stati Uniti, a Yale e alla Rockefeller University. A New York conobbe Anna Maria Musti, biologa molecolare napoletana e visiting professor alla Columbia, che lo aiutò ad ampliare il suo approccio biofisico alla scienza. Si sposarono in Danimarca nel 1996 e hanno una figlia. Tornato a Francoforte come responsabile di un gruppo di ricerca all’Istituto Max Planck, nel 1995 Nagel e Bamberg dimostrarono che la batteriorodopsina, una pompa azionata dalla luce presente in un microrganismo, funzionava anche quando veniva espressa negli ovociti di rana, rendendo le cellule animali sensibili alla luce. L’ovocita di rana divenne il banco di prova di tutto ciò che sarebbe venuto dopo.

Nel 2002 Nagel, Hegemann, Bamberg e i loro colleghi descrissero sulla rivista Science la channelrhodopsin-1 come un canale protonico attivato dalla luce; Musti figura tra i coautori. Nel 2003, nei Proceedings of the National Academy of Sciences, il gruppo di Nagel mostrò che la channelrhodopsin-2 si apriva direttamente in risposta alla luce e lasciava passare ioni positivi; dimostrò inoltre che funzionava nelle cellule renali umane, che si depolarizzavano sotto una luce blu. Deisseroth scrisse a Nagel per chiedergli il gene e nel 2005 il suo gruppo a Stanford lo usò per far scaricare a comando neuroni coltivati, in un articolo di cui Nagel e Bamberg erano coautori. Nello stesso anno, lavorando con Alexander Gottschalk, Nagel pubblicò uno dei primi esperimenti in cui la channelrhodopsin veniva usata per controllare il comportamento di un animale integro, il nematode Caenorhabditis elegans, ricorrendo a un mutante da lui messo a punto per potenziare la corrente.

Nel 2004 si trasferì a Würzburg come professore di fisiologia molecolare delle piante all’Istituto Julius von Sachs: una sede inattesa dalla quale avrebbe trascorso due decenni ad ampliare uno strumento per le neuroscienze. Insieme a Shiqiang Gao, il suo gruppo realizzò enzimi controllati dalla luce per le molecole di segnalazione cAMP e cGMP, tra cui CyclOp, descritto nel 2015. Rivolse il metodo anche alle piante, che hanno bisogno della luce per vivere e non possiedono la retinaldeide necessaria alle rodopsine. Uno studio pubblicato su Nature Plants nel 2021, con Nagel come autore senior, utilizzò un canale attivato dalla luce prelevato da un’alga per controllare la crescita delle piante di tabacco. Nel 2019 passò all’Istituto di Fisiologia e dal 2021 vi proseguì l’attività come professore senior.

Il premio traccia anche una linea di confine in una stanza affollata. Le regole del Nobel ammettono al massimo tre laureati, e l’elenco esclude Bamberg, mentore di Nagel, poi direttore dell’istituto di Francoforte e coautore degli articoli sulla channelrhodopsin; restano fuori anche Edward Boyden, primo autore dell’articolo del 2005 sui neuroni, e Gero Miesenböck, che aveva già fatto rispondere i neuroni alla luce con un sistema diverso. Tutti e sei condivisero il Brain Prize nel 2013. Nagel è franco sul punto in cui stava il rischio. Deisseroth ha scritto in articoli di rassegna che introdurre la channelrhodopsin nei neuroni era un progetto molto rischioso; nella sua prima intervista dopo l’annuncio, Nagel ha detto di esserne rimasto un po’ sorpreso, visto che la proteina si esprimeva così bene nelle cellule renali. Nella stessa frase ha definito assolutamente importante il lavoro di Deisseroth nel diffondere e spiegare lo strumento. Anche le affermazioni sui possibili usi medici richiedono la stessa cautela. Il caso umano meglio documentato riguarda un uomo diventato cieco a causa della retinite pigmentosa, che nel 2021 ha recuperato una vista limitata dopo una terapia genica con una channelrhodopsin algale; gli studi clinici proseguono e l’optogenetica resta soprattutto un metodo di ricerca.

Stoccolma è arrivata al termine di una lunga serie di premi: i riconoscimenti Wiley e Karl Heinz Beckurts nel 2010, entrambi condivisi con Hegemann e Bamberg, il Louis-Jeantet Prize for Medicine nel 2013, il Rumford Prize nel 2019 e lo Shaw Prize in Life Science and Medicine nel 2020, condiviso con Hegemann e Miesenböck. Il pensionamento ufficiale è arrivato alla fine di giugno 2026; lui e Musti trascorrono i mesi freddi vicino a Napoli, dove, dice, la temperatura media è di dieci gradi più alta che a Würzburg e non c’è nebbia. Il suo nome continuava a comparire su nuovi articoli, tra cui uno studio del 2025 che utilizzava una channelrhodopsin capace di condurre calcio nelle piastrine. L’annuncio del 5 ottobre 2026 lo ha reso il quindicesimo Nobel dell’Università di Würzburg.

Riceverà la medaglia a Stoccolma il 10 dicembre. La proteina che per primo riuscì a indurre a funzionare in un ovocita di rana oggi si apre a comando nei laboratori di tutto il mondo. Resta da vedere se raggiungerà un secondo paziente, e poi un terzo: la domanda per la quale, pensava, il premio avrebbe dovuto aspettare.

Tag: Georg Nagel, Karl Deisseroth, Nobel Prize, optogenetica, Peter Hegemann, channelrhodopsin, biofisici

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