Georg Nagel, den pensionerede biofysiker der fik Nobelprisen i medicin

Da opkaldet fra Stockholm nåede frem til Georg Nagel, sad han på en terrasse i bakkerne mellem Napoli og Rom med oliventræer nedenfor og et citrontræ ved sin side. Han troede ikke på det. Nogle venner plejede at følge med i Nobelprisudnævnelserne hvert efterår, og han sagde altid til dem, at de skulle tage det roligt. Så vidt han vidste, havde optogenetikken – den teknik, hans eksperimenter gjorde mulig – hjulpet én patient. Malariamedicin og immunterapi mod kræft havde hjulpet utallige mennesker. En lyskontakt til hjerneceller, tænkte han, var stadig for ny til en medicinpris.

Nobelforsamlingen var uenig. Nagel, der er biofysiker ved Universität Würzburg, deler Nobelprisen i fysiologi eller medicin med Peter Hegemann og Karl Deisseroth for opdagelser vedrørende lysstyrede ionkanaler og optogenetik. Hans bidrag til historien er beviset. Hegemann havde længe hævdet, at ét protein i øjepletten hos grønalgen Chlamydomonas både opfangede lys og åbnede en pore for ladede partikler – en påstand, mange kolleger betvivlede. Nagel, der arbejdede ved Max Planck Institute of Biophysics i Frankfurt, indsatte de kandidatgener, man havde udpeget, i frøæg og målte, hvad der skete, når lyset blev tændt. I begyndelsen gik det trægt. Men som han selv fortæller, gav et parti forkert tilberedte opløsninger med lav pH et tydeligt signal, og så kunne han gennemskue, hvad han så. Det var et passende tilfælde: Det viste sig, at det første af de to proteiner var en kanal for protoner.

Vedholdenheden havde rødder længere tilbage. Nagel blev født 24. august 1953 i Weingarten i Øvre Schwaben som den ældste af fem børn, og fra femårsalderen var han alvorligt syg. Mens hans søskende tog på ski i det nærliggende Østrig, byggede han en dampmaskine og radioer af de naturvidenskabelige byggesæt, hans forældre gav ham hver jul, og tilbragte mange sommerferier med operationer på universitetshospitalet i Würzburg – byen, hvor han senere skulle undervise i to årtier. Han læste biologi og biofysik ved Universität Konstanz, hvor Ernst Bamberg, hans første underviser i biofysik, blev hans mentor, og hvor han som studerende var med til at grundlægge en café. Efter sin eksamen underviste han på en privat ungdomsuddannelse i Schweiz. Endnu en operation i Würzburg fik endelig bugt med betændelsen i knoglerne; han begyndte at dyrke hanggliding og fortsatte med at undervise, indtil Bamberg inviterede ham til Frankfurt. Han tog af sted og færdiggjorde sin doktorgrad ved Goethe-Universität i 1988 på grundlag af forskning udført ved Max Planck-instituttet.

Derefter fulgte fem år som postdoc i USA, ved Yale og Rockefeller University. I New York mødte han Anna Maria Musti, en molekylærbiolog fra Napoli, der var gæsteprofessor ved Columbia; hun hjalp ham med at udvide sin biofysiske tilgang til videnskaben. De blev gift i Danmark i 1996 og har en datter. Tilbage i Frankfurt, hvor han ledede en forskningsgruppe ved Max Planck-instituttet, viste Nagel og Bamberg i 1995, at bakteriorhodopsin – en lysdrevet pumpe fra en mikroorganisme – fungerede, når det blev udtrykt i frøæg, og dermed gjorde dyreceller følsomme over for lys. Frøægget blev testbænk for alt, hvad der fulgte.

I 2002 beskrev Nagel, Hegemann, Bamberg og deres kolleger channelrhodopsin-1 i tidsskriftet Science som en lysstyret protonkanal; Musti er blandt medforfatterne. I 2003 viste Nagels hold i Proceedings of the National Academy of Sciences, at channelrhodopsin-2 åbnede direkte som reaktion på lys og lod positive ioner passere, og at det fungerede i menneskelige nyreceller, som depolariserede under blåt lys. Deisseroth skrev til Nagel for at bede om genet, og hans gruppe på Stanford brugte det i 2005 til at få dyrkede neuroner til at fyre på kommando, i en artikel, hvor Nagel og Bamberg var medforfattere. Samme år offentliggjorde Nagel sammen med Alexander Gottschalk en af de første anvendelser af channelrhodopsin til at styre adfærd hos et intakt dyr, rundormen Caenorhabditis elegans, ved hjælp af en mutant, han havde fremstillet for at forstærke strømmen.

I 2004 flyttede han til Würzburg som professor i molekylær plantefysiologi ved Julius von Sachs Institute – et uventet udgangspunkt for to årtiers arbejde med at udvide et redskab til neurovidenskaben. Sammen med Shiqiang Gao udviklede hans gruppe lysstyrede enzymer til signalmolekylerne cAMP og cGMP, heriblandt CyclOp, der blev beskrevet i 2015. Han vendte også metoden mod planter, som har brug for lys for at leve, men mangler det retinal, som rhodopsiner kræver. I en undersøgelse i Nature Plants fra 2021, hvor Nagel var seniorforfatter, brugte forskerne en lysstyret kanal fra en alge til at kontrollere væksten hos tobaksplanter. I 2019 flyttede han til Institute of Physiology, hvor han fra 2021 fortsatte som seniorprofessor.

Prisen trækker også en grænse gennem et tætpakket felt. Nobelreglerne tillader højst tre prismodtagere, og listen udelader Bamberg, Nagels mentor, som senere blev direktør for instituttet i Frankfurt og medforfatter på artiklerne om channelrhodopsin, ligesom den udelader Edward Boyden, førsteforfatter på neuronartiklen fra 2005, og Gero Miesenböck, der tidligere havde fået neuroner til at reagere på lys med et andet system. Alle seks modtog Brain Prize sammen i 2013. Nagel er åben om, hvor risikoen lå. Deisseroth har i oversigtsartikler skrevet, at det var et meget risikabelt projekt at indsætte channelrhodopsin i neuroner; i sit første interview efter offentliggørelsen sagde Nagel, at det overraskede ham en smule, eftersom proteinet blev udtrykt så godt i nyreceller. I samme åndedrag kaldte han Deisseroths arbejde med at udbrede og forklare redskabet særdeles vigtigt. Påstande om medicinsk anvendelse kræver den samme forsigtighed. Den bedst dokumenterede sag hos et menneske er en mand, der var blevet blind som følge af retinitis pigmentosa, og som genvandt et begrænset syn efter genterapi med en channelrhodopsin fra en alge; sagen blev rapporteret i 2021. Forsøgene fortsætter, og optogenetik er stadig først og fremmest en forskningsmetode.

Stockholm-prisen kom efter en lang række hædersbevisninger: Wiley Prize og Karl Heinz Beckurts Prize i 2010, begge sammen med Hegemann og Bamberg, Louis-Jeantet Prize for Medicine i 2013, Rumford Prize i 2019 og Shaw Prize in Life Science and Medicine i 2020, delt med Hegemann og Miesenböck. Han gik formelt på pension ved udgangen af juni 2026; han og Musti tilbringer de kolde måneder nær Napoli, hvor temperaturen ifølge ham i gennemsnit er ti grader højere end i Würzburg, og hvor der ikke er tåge. Hans navn stod stadig på nye artikler, blandt andet en undersøgelse fra 2025, hvor en calciumledende channelrhodopsin blev brugt i blodplader. Offentliggørelsen den 5. oktober 2026 gjorde ham til Universität Würzburgs femtende Nobelprismodtager.

Han modtager sin medalje i Stockholm den 10. december. Det protein, han først fik til at reagere i et frøæg, åbner nu på kommando i laboratorier verden over. Om det når frem til en patient nummer to og derefter en tredje, er det spørgsmål, han mente, at Nobelprisen burde have ventet på.

Tags: Georg Nagel, Karl Deisseroth, Nobel Prize, optogenetik, Peter Hegemann, channelrhodopsin, biofysikere

Relaterede personer

Peter Hegemann

Karl Deisseroth

Marc Chagall

Gerhard Richter

Juergen Teller

Stanley Milgram