Peter Hegemann, biofysikeren der råder unge forskere til at lade optogenetikken være

Peter Hegemann

Født	11. december 1954 Münster, Germany
Erhverv	Biofysiker
Priser	Massry Prisen · Gottfried Wilhelm Leibniz Prisen · Brain Prize

Spørger man Peter Hegemann, hvordan unge forskere kan forbedre optogenetikken, får man samme svar som alle journalister: Det skal de ikke. De bør arbejde med noget nyt. Det er et besynderligt svar fra en mand, som Nobelkomitéen netop har tilskrevet æren for at have sat det hele i gang, men Hegemann har for vane at forlade forskningsfelter, før de falder til ro omkring ham. På et pressemøde på Humboldt-Universität zu Berlin remsede han sine afstikkere op: kemiker, så biokemiker, derefter et årti med plantefysiologi og siden professorater i biokemi og biofysik. »Og nu er jeg neuroforsker,« sagde han, »selvom jeg aldrig i mit liv har udført et neurovidenskabeligt eksperiment.«

Prisen, som han deler med Georg Nagel fra Universität Würzburg og Karl Deisseroth fra Stanford University, belønner opdagelser af lysaktiverede ionkanaler og optogenetik. Komitéens egen beskrivelse begynder med ham. »Det hele begyndte med Peter Hegemanns nysgerrighed,« står der i pressemeddelelsen: Han ville vide, hvordan Chlamydomonas, en encellet grønalge, kan svømme hen mod en lyskilde. Svaret var channelrhodopsin, et protein, der opfanger lys og åbner en pore i cellemembranen i ét enkelt trin. Når proteinet indsættes i en nervecelle, kan forskere tænde cellen med blåt lys. Hegemann husker stadig Science-tidsskriftets første kommentar til opdagelsen: »En ionkanal fra andemad.« Han tilføjer, at Chlamydomonas-forskerne ikke var begejstrede.

Der var ikke meget i hans skolegang, der pegede i den retning. Hegemann blev født i Münster den 11. december 1954 og voksede op i Aachen i en lægefamilie. På en humanistisk gymnasieskole brugte han årevis på at oversætte det, han husker som kedelige beretninger om romerske og græske krige, og han kunne kun lide naturvidenskab, kunst og musik. Han spillede fløjte i skolens orkester, kørte på motorcykel og beskriver sine karakterer i skolen og på universitetet som helt gennemsnitlige. Han læste kemi i Münster og derefter i München, hvor han bevægede sig over i biokemi.

Det valg, der kom til at forme hans karriere, traf han på Max Planck Institute of Biochemistry i Martinsried, hvor han i 1984 færdiggjorde sin doktorgrad i Dieter Oesterhelts forskningsgruppe. Her arbejdede han med halorhodopsin, en lysdrevet kloridpumpe fra en saltelskende mikroorganisme. Oesterhelt, fortæller han, stillede ham to muligheder: Han kunne blive hos ham, så længe han ville, helt frem til pensioneringen, eller gøre sit eget og være væk igen efter fem år. Hegemann valgte det sidste. En artikel af Kenneth Foster havde fremsat den teori, at algens lysfølsomme sensor var et rhodopsin, den molekylefamilie, der også fungerer i dyrs øjne. Hegemann tilbragte et postdoc-år i Fosters laboratorium på Syracuse University, før han vendte tilbage til Martinsried for at lede sin egen gruppe.

Her fandt han i begyndelsen af 1990’erne det mysterium, der skulle optage ham i et årti. Ved hjælp af små elektroder på algens øjeplet målte han en elektrisk impuls et halvt millisekund efter, at lyset ramte, mere end tyve gange hurtigere end den kæde af kemiske trin, der omdanner lys til et signal i det menneskelige øje. Hegemann konkluderede, at ét enkelt protein måtte opfange lyset og fungere som ionkanal. Hans kolleger var skeptiske, og proteinet gik i stykker, hver gang hans hold forsøgte at isolere det. I 1993 blev han professor i biokemi ved Universität Regensburg. Omkring årtusindskiftet fandt hans gruppe to mulige kandidater i Chlamydomonas-gensekvenser, som japanske forskere havde offentliggjort, og sendte dem til Nagel på Max Planck Institute of Biophysics i Frankfurt. Nagel udtrykte dem i frøæg og så dem åbne sig under lys. Sammen med Nagel og Ernst Bamberg beskrev Hegemann channelrhodopsin-1 i Science i 2002 og channelrhodopsin-2, den variant, som neurovidenskaben tog til sig, i PNAS i 2003.

Værktøjet bredte sig hurtigt. I 2005 brugte Deisseroths laboratorium channelrhodopsin-2 til at få dyrkede nerveceller fra rotter til at fyre på kommando, og samme år var Hegemann medforfatter på en undersøgelse, hvor proteinet aktiverede nerveaktivitet i kyllingefostre. På Humboldt-Universität, hvor han blev professor i eksperimentel biofysik, udviklede hans laboratorium sig til et værksted for nye varianter. I 2014 omdannede hans gruppe channelrhodopsin til en lysaktiveret kloridkanal, der dæmper nerveceller i stedet for at få dem til at fyre. Et bevillingsstipendium fra Det Europæiske Forskningsråd, tildelt i 2016, finansierede en jagt på lysfølsomme enzymer, som førte til opdagelsen af det første kendte heterodimere rhodopsin. Siden 2015 har han været Hertie-professor i neurovidenskab i Berlin.

Begrænsningen på tre navne til en Nobelpris forenkler en historie med mange bidragydere, og Hegemanns egen karriere viser hvorfor. Dieter Oesterhelt, vejlederen, hvis arbejde med mikrobielle rhodopsiner dannede grundlaget for det hele, delte 2021 Albert Lasker Basic Medical Research Award med Hegemann og Deisseroth, men han døde i november 2022, og Nobelprisen uddeles ikke posthumt. Bamberg, der var medforfatter på begge artikler om channelrhodopsin, delte 2013 Brain Prize med årets tre prismodtagere, men er ikke blandt dem. Selv geografien er omstridt. Komitéen placerer de prisbelønnede opdagelser på instituttet i Martinsried, mens Universität Regensburg hævder, at arbejdet i universitetets laboratorier lagde grundstenen. De medicinske perspektiver er også begrænsede: Det tydeligste kliniske resultat er én mand med retinitis pigmentosa, der genvandt et begrænset syn. Hegemann er også åbenlyst kritisk over for den måde, hans fag belønner forskere på. I en video i 2023 opfordrede han kolleger til at bedømme unge forskere på originaliteten af deres arbejde frem for antallet af publikationer efter tre eller fire år. Det gør de desværre ikke, sagde han. Han har også fortalt tv-stationen rbb, at han ofte tvivlede på, om han skulle blive i grundforskningen på Humboldt, fordi støtten ikke slog til.

Nyheden var lige ved at gå ham forbi. Han fortalte Nobelprisens hjemmeside, at han den 5. oktober ignorerede en e-mail fra en fremmed, der bad ham ringe tilbage, indtil han genkendte den svenske landekode fra sine sejlture. På pressemødet på Humboldt sagde han, at man ikke kan forske for at vinde priser, og roste en gruppe med mindst ti nationaliteter. Universitetets ledelse har bakket op om optobiologi med en ny bygning, der efter planen skal stå færdig i maj 2029. Han rådgiver stadig Regensburg Center for Ultrafast Nanoscopy og deltager i et Synergy-projekt under Det Europæiske Forskningsråd, som har kørt siden 2022, og som skal udbrede optogenetik til et større udvalg af levende systemer.

Medaljeceremonien i Stockholm finder sted den 10. december, dagen før hans 72-års fødselsdag, og han planlægger at tage sin familie og sine nærmeste medarbejdere med. I sit Nobelinterview påpegede han, at den første undersøgelse af, hvordan Chlamydomonas reagerer på lys, blev offentliggjort i 1866 af en russisk forsker, der indsamlede sine alger i Neva-floden i Sankt Petersborg og arbejdede uden elektricitet. Hegemanns råd til dem, der kommer efter ham, er det samme, som han giver om optogenetik: Der er så mange spændende organismer at undersøge.

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