Peter Hegemann, il biofisico che consiglia ai giovani di lasciar perdere l’optogenetica

Chiedete a Peter Hegemann come potrebbero migliorare l’optogenetica i giovani ricercatori e lui dà a ogni giornalista la stessa risposta: non dovrebbero farlo. Dovrebbero dedicarsi a qualcosa di nuovo. È una risposta singolare da parte di un uomo a cui l’Assemblea Nobel ha appena attribuito il merito di aver dato inizio a tutto, ma Hegemann ha l’abitudine di lasciare un campo di ricerca prima che si assesti intorno a lui. In una conferenza stampa alla Humboldt University of Berlin ha elencato le sue deviazioni di percorso: chimico, poi biochimico, quindi un decennio di fisiologia vegetale e, infine, cattedre di biochimica e biofisica. «E adesso sono un neuroscienziato», ha detto, «anche se in vita mia non ho mai fatto un esperimento di neuroscienze».

Il premio, condiviso con Georg Nagel della University of Würzburg e Karl Deisseroth della Stanford University, riconosce scoperte sui canali ionici attivati dalla luce e sull’optogenetica. Il resoconto della commissione comincia proprio da lui. «Tutto ebbe inizio dalla curiosità di Peter Hegemann», si legge nel comunicato stampa: voleva capire come facesse Chlamydomonas, un’alga verde unicellulare, a nuotare verso una sorgente luminosa. La risposta era la channelrhodopsin, una proteina che cattura la luce e apre in un solo passaggio un poro nella membrana cellulare. Inserita in una cellula nervosa, permette ai ricercatori di attivarla con la luce blu. Hegemann ricorda ancora il primo commento della rivista Science sulla scoperta: «Un canale ionico della schiuma di stagno». Aggiunge che la comunità di Chlamydomonas non la prese bene.

Nulla, nella sua formazione scolastica, lasciava presagire questo percorso. Hegemann nacque a Münster l’11 dicembre 1954 e crebbe ad Aachen in una famiglia di medici. In un liceo a indirizzo umanistico passò anni a tradurre quelli che ricorda come noiosi resoconti delle guerre romane e greche; gli piacevano soltanto le scienze, l’arte e la musica. Suonava il flauto nell’orchestra scolastica, andava in moto e definisce assolutamente nella media i suoi voti, sia a scuola sia all’università. Studiò chimica a Münster e poi a Monaco, dove passò alla biochimica.

La scelta che avrebbe segnato la sua carriera arrivò al Max Planck Institute of Biochemistry di Martinsried, dove nel 1984 conseguì il dottorato nel gruppo di Dieter Oesterhelt, lavorando sull’alorodopsina, una pompa del cloruro attivata dalla luce e presente in un microrganismo che vive in ambienti salini. Ricorda che Oesterhelt gli propose due possibilità: restare con lui per tutto il tempo che voleva, fino alla pensione, oppure mettersi in proprio e andarsene dopo cinque anni. Hegemann scelse la seconda. Un articolo di Kenneth Foster aveva ipotizzato che il sensore luminoso dell’alga fosse una rodopsina, la famiglia di molecole che svolge un ruolo anche negli occhi degli animali. Hegemann trascorse un anno postdottorale nel laboratorio di Foster alla Syracuse University, poi tornò a Martinsried per dirigere un gruppo di ricerca autonomo.

Fu lì, all’inizio degli anni Novanta, che trovò l’enigma destinato a impegnarlo per un decennio. Usando minuscoli elettrodi sulla macchia oculare dell’alga, registrò un impulso elettrico appena mezzo millisecondo dopo l’arrivo della luce: oltre venti volte più rapidamente della sequenza di passaggi chimici che trasforma la luce in un segnale nell’occhio umano. Hegemann concluse che una sola proteina doveva catturare la luce e fungere da canale ionico. I colleghi erano scettici e la proteina si disgregava ogni volta che il suo gruppo tentava di isolarla. Nel 1993 si trasferì alla University of Regensburg come professore di biochimica. Intorno al volgere del millennio, il suo gruppo individuò due potenziali candidate nelle sequenze genetiche di Chlamydomonas pubblicate da ricercatori giapponesi e le inviò a Nagel, al Max Planck Institute of Biophysics di Francoforte. Nagel le espresse in ovociti di rana e osservò che si aprivano sotto la luce. Insieme a Nagel ed Ernst Bamberg, nel 2002 Hegemann descrisse su Science la channelrhodopsin-1 e nel 2003, su PNAS, la channelrhodopsin-2, la variante poi adottata dalle neuroscienze.

La nuova tecnica si diffuse rapidamente. Nel 2005 il laboratorio di Deisseroth usò la channelrhodopsin-2 per indurre neuroni di ratto coltivati a scaricare impulsi a comando; nello stesso anno Hegemann fu coautore di uno studio in cui la proteina veniva impiegata per attivare l’attività neurale negli embrioni di pollo. Alla Humboldt University, dove divenne professore di biofisica sperimentale, il suo laboratorio si trasformò in un’officina di nuove varianti. Nel 2014 il suo gruppo trasformò la channelrhodopsin in un canale del cloruro attivato dalla luce, capace di silenziare i neuroni invece di attivarli. Una sovvenzione dell’European Research Council assegnata nel 2016 finanziò la ricerca di enzimi sensibili alla luce, che portò all’individuazione della prima rodopsina eterodimerica nota. Dal 2015 ricopre a Berlino una cattedra senior Hertie in neuroscienze.

Il limite di tre nomi per un premio Nobel semplifica una storia affollata, e la carriera dello stesso Hegemann mostra cosa resta fuori. Dieter Oesterhelt, il supervisore il cui lavoro sulle rodopsine microbiche ha costituito il fondamento di tutto questo, condivise con Hegemann e Deisseroth il premio Albert Lasker per la ricerca medica di base del 2021, ma è morto nel novembre 2022 e il Nobel non viene assegnato postumo. Bamberg, coautore di entrambi gli articoli sulla channelrhodopsin, ha condiviso il Brain Prize del 2013 con i tre premiati di quest’anno, ma non è tra loro. Anche la ricostruzione geografica è controversa. La commissione colloca le scoperte premiate nell’istituto di Martinsried, mentre la University of Regensburg sostiene che il lavoro svolto nei suoi laboratori abbia gettato le basi. Anche le prospettive mediche sono limitate: il risultato clinico più netto riguarda un uomo affetto da retinite pigmentosa che ha recuperato una vista parziale. Hegemann è inoltre apertamente critico sul modo in cui la sua professione premia gli scienziati. In un video del 2023 ha invitato i colleghi a valutare i giovani ricercatori in base all’originalità del loro lavoro, anziché al numero di pubblicazioni accumulate in tre o quattro anni, cosa che, ha detto, purtroppo non fanno. Ha anche dichiarato all’emittente rbb di aver spesso dubitato della scelta di restare nella ricerca di base alla Humboldt, perché il sostegno era insufficiente.

La notizia ha rischiato di sfuggirgli. Al sito web del Premio Nobel ha raccontato che il 5 ottobre ignorò un’email di uno sconosciuto che gli chiedeva di richiamarlo, finché non riconobbe il prefisso telefonico svedese, che gli era familiare per le sue traversate in barca a vela. Alla conferenza stampa della Humboldt ha detto che non si può fare ricerca con l’obiettivo di vincere premi e ha elogiato un gruppo composto da almeno dieci nazionalità. I vertici dell’università hanno sostenuto l’optobiologia con un nuovo edificio, la cui conclusione è prevista per maggio 2029. Continua a fornire consulenza al Regensburg Center for Ultrafast Nanoscopy e fa parte di un progetto Synergy dell’European Research Council, avviato nel 2022, che punta a estendere l’optogenetica a una gamma più ampia di sistemi viventi.

La cerimonia di consegna della medaglia a Stoccolma si terrà il 10 dicembre, il giorno prima del suo 72º compleanno, e Hegemann ha intenzione di portare con sé la famiglia e i collaboratori più stretti. Nell’intervista al Nobel ha ricordato che il primo studio su come Chlamydomonas reagisce alla luce fu pubblicato nel 1866 da uno scienziato russo, che raccolse le alghe nella Neva a San Pietroburgo e lavorò senza elettricità. Il consiglio che rivolge a chi verrà dopo di lui è lo stesso che dà a proposito dell’optogenetica: ci sono così tante creature interessanti da studiare.

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

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