Karl Deisseroth, lo psichiatra che accende i neuroni con la luce e ha vinto il Nobel

Karl Deisseroth

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

Nascita	18 novembre 1971 Boston, Massachusetts, United States
Professione	Psichiatra e neuroscienziato
Premi	Premio Albany Medical Center · Premio Dickson in Medicina · Premio Massry

La maggior parte dei vincitori del Nobel per la medicina aveva smesso di curare i pazienti molto prima di ricevere la telefonata da Stoccolma. Karl Deisseroth, invece, non ha mai smesso. Lo scienziato di Stanford che ha dato alle neuroscienze un modo per accendere e spegnere a comando specifiche cellule cerebrali con un lampo di luce blu continua a sedersi di fronte a persone affette da gravi disturbi psichiatrici e ad ascoltarle mentre cercano di descrivere condizioni difficili da esprimere a parole. Dice che quelle conversazioni orientano direttamente i successivi esperimenti del suo laboratorio. Il Nobel che ora condivide premia lo strumento. Ma è in clinica che continuano a nascere le domande a cui quello strumento è stato progettato per rispondere.

Il metodo si chiama optogenetica, un termine coniato da lui stesso. Si basa sulla channelrodopsina, una proteina di un’alga verde unicellulare che apre un poro quando viene colpita dalla luce. Inserendo il gene che codifica questa proteina in un gruppo selezionato di neuroni, si può far scaricare quelle cellule a comando, con una precisione di millisecondi, mentre quelle vicine restano inattive. Per una disciplina che per generazioni aveva associato le aree cerebrali ai comportamenti osservando cosa smetteva di funzionare quando venivano danneggiate, significava poter finalmente porre una domanda causale: se attiviamo questo circuito, cosa fa l’animale? «Non usiamo la luce per raccogliere informazioni, ma per provocare degli eventi», ha dichiarato a STAT la mattina dell’annuncio.

Deisseroth è nato a Boston il 18 novembre 1971, figlio dell’oncologo Albert Deisseroth, e nel 1988 ha concluso gli studi alla St. John’s School di Houston. Ha studiato scienze biochimiche ad Harvard, dove si è laureato nel 1992, poi si è trasferito a ovest, a Stanford: qui ha conseguito un dottorato in neuroscienze nel 1998 nel laboratorio di Richard Tsien e una laurea in medicina nel 2000. Ha raccontato che, quando ha iniziato a studiare medicina, la psichiatria non era nemmeno nei suoi piani. A cambiare le cose è stata la specializzazione. In reparto ha incontrato condizioni che la sua professione sapeva descrivere nei dettagli, ma spiegare solo vagamente; la distanza tra le due cose è diventata il fulcro della sua ricerca.

Nel 2004 ha aperto un laboratorio tutto suo a Stanford. Nel luglio di quell’anno, sul suo quaderno annotò la prima attività neuronale attivata dalla luce in cellule che esprimevano la channelrodopsina, la proteina che Peter Hegemann e Georg Nagel avevano caratterizzato nelle alghe. L’articolo è uscito nel 2005 su Nature Neuroscience, con Ed Boyden come primo autore e Feng Zhang, Ernst Bamberg e Nagel tra i coautori. Nello stesso anno i National Institutes of Health gli hanno assegnato un Director’s Pioneer Award. Nel 2006 ha dato un nome alla nuova disciplina e nel 2007 l’interruttore funzionava già nel cervello di topi vivi. Nel 2010 la rivista Nature Methods ha nominato l’optogenetica Method of the Year. Dal 2009 è ricercatore dell’Howard Hughes Medical Institute.

Dal medesimo laboratorio è nata una seconda invenzione. Nel 2013 Deisseroth è stato autore senior dell’articolo che descriveva CLARITY, sviluppato con il suo ricercatore post-dottorato Kwanghun Chung e la neuroscienziata Viviana Gradinaru: un metodo per trasformare un cervello intatto in un idrogel trasparente, attraversabile dalla luce e da sonde molecolari. Varianti successive di questa chimica applicata a idrogel e tessuti, come STARmap, permettono di rilevare l’attività genica cellula per cellula in tre dimensioni, senza affettare il tessuto. Parallelamente a queste due linee di ricerca, il gruppo di Deisseroth e quello di Hegemann hanno determinato strutture ad alta risoluzione delle channelrodopsine, spiegando in che modo il poro seleziona gli ioni e le diverse lunghezze d’onda della luce.

Il premio annunciato il 5 ottobre 2026 dall’Assemblea Nobel del Karolinska Institutet è stato assegnato a Deisseroth, Hegemann e Nagel «per le loro scoperte sui canali ionici attivati dalla luce e sull’optogenetica». Il regolamento limita a tre il numero dei vincitori di un Nobel, e questo limite ha escluso alcune persone. Dopo l’annuncio, i commentatori sui social media hanno sollevato le obiezioni più accese per l’esclusione di Boyden, oggi al MIT; lui non ha risposto alle richieste di commento. Nei materiali di approfondimento, la stessa commissione riconosce il contributo di altri pionieri, tra cui Gero Miesenböck, che nel 2002 aveva reso per la prima volta i neuroni ordinari sensibili alla luce, e Zhuo-Hua Pan, che aveva sperimentato la channelrodopsina nelle cellule della retina. Deisseroth ha affrontato la questione delle priorità con più trasparenza della maggior parte dei ricercatori: ha pubblicato le pagine del quaderno del luglio 2004 e cita regolarmente i laboratori, tra cui quelli di Stefan Herlitze, Alexander Gottschalk, Hiromu Yawo e Pan, che nel corso dell’anno successivo hanno ottenuto risultati simili. C’è poi un’altra precisazione che le celebrazioni tendono a trascurare. Per quanto abbia avuto ampia diffusione in laboratorio, nel resoconto della commissione Nobel le applicazioni cliniche si limitano ai tentativi di restituire la vista a persone con deficit visivi. I benefici psichiatrici che i suoi pazienti potrebbero sperare di ottenere restano ancora un obiettivo di ricerca.

Deisseroth ha cercato anche di spiegare cosa significano i circuiti cerebrali per le persone che cura. Projections, pubblicato da Random House nel 2021, alterna incontri con i pazienti e riflessioni sui circuiti neurali alla base delle emozioni, sostenendo che gli stati psichiatrici si dispongono lungo uno spettro radicato nella storia evolutiva. Il titolo gioca su entrambi i significati della parola: il meccanismo di difesa riconosciuto dagli psichiatri e le lunghe fibre che un neurone invia verso un bersaglio distante.

La telefonata del Nobel lo ha raggiunto dopo la mezzanotte, in California. Aveva lavorato fino a tardi a un articolo e si era appena coricato; è stato il primo dei tre vincitori a essere contattato dalla commissione. Nell’intervista registrata quella notte, mentre il resto della famiglia dormiva, ha descritto una recente linea di ricerca in cui il suo gruppo ha regolato con la luce il ritmo cardiaco dei topi, per osservare come le variazioni della frequenza cardiaca influiscano sugli stati cerebrali e sul comportamento: una comunicazione dal corpo al cervello con la precisione di un interruttore. Aveva 55 anni quando è stato annunciato il premio. Ha definito i suoi co-vincitori collaboratori assidui e amici, con cui ha condiviso articoli, conferenze e birre per molti anni.

Il Nobel corona una serie di riconoscimenti che comprendeva già il Lasker Basic Medical Research Award del 2021, condiviso con Hegemann e Dieter Oesterhelt; il Kyoto Prize del 2018, che lo ha reso il più giovane vincitore; il Canada Gairdner International Award dello stesso anno; l’Harvey Prize, ricevuto con Hegemann nel 2016; il Breakthrough Prize in Life Sciences; e il Brain Prize del 2013, condiviso con altri cinque ricercatori di optogenetica, tra cui Boyden. È membro delle accademie nazionali statunitensi delle scienze, dell’ingegneria e della medicina.

È sposato con Michelle Monje, neuroscienziata a Stanford, con cui ha quattro figli; ha anche un figlio nato da una precedente relazione. A Stanford è titolare della cattedra D.H. Chen in bioingegneria, oltre a essere professore di psichiatria e scienze comportamentali, e lavora come medico presso l’ospedale dell’università.

La cerimonia di Stoccolma è in programma per il 10 dicembre. Dopo, stando a quanto ha raccontato, la routine non cambierà: notti di lavoro sugli articoli, il laboratorio e i pazienti, le cui descrizioni di ciò che provano restano i dati più difficili da interpretare.

Tag: Georg Nagel, Karl Deisseroth, optogenetica, Peter Hegemann, Stanford University, Ed Boyden