Vorige week was het Nobelprijsweek: de jaarlijkse hoogmis voor iedereen die iets met wetenschappen heeft. Zoals steeds zaten ook wij dit jaar op het puntje van onze stoel te kijken naar de bekendmaking van de laureaten. En jawel hoor, zowel de Nobelprijs voor Geneeskunde als de Nobelprijs voor Scheikunde 2026 vallen binnen de onderzoeksdomeinen van onze faculteit. Tijd dus om onze proffen om een woordje uitleg te vragen.
De Nobelprijs voor Geneeskunde 2026 ging naar de Duitse biofysici Peter Hegemann en Georg Nagel en de Amerikaanse neuroloog Karl Deisseroth. Het drietal legde de basis voor wat we nu de optogenetica noemen: een techniek die over de hele wereld wordt gebruikt om het brein te bestuderen. ‘De optogenetica heeft ons de mogelijkheid gegeven om heel specifieke verbindingen in de hersenen selectief te onderzoeken’, zegt professor Tommas Ellender, cellulair neurowetenschapper binnen de Experimental Neurobiology Unit waar hij hoofd is van de Neuronal Circuit Research. ‘Zo gebruikten we onder meer deze techniek om thalamostriatale projecties (red. zenuwbanen in de hersenen die lopen van de thalamus naar het striatum) afzonderlijk te activeren en te meten hoe verschillende thalamuskernen communiceren met de neuronen in het striatum. Dat was zonder het onderzoek van de laureaten niet mogelijk geweest’, legt Tommas Ellender uit.
Je was dus wel bekend met het wetenschappelijk werk van de laureaten?
‘Zeker. In 2009 hebben we zelfs rechtstreeks contact gelegd met prof. Deisseroth. Ik werkte toen als postdoctoraal onderzoeker aan de University of Oxford en konden zo de laatste optogenetische kanalen rechtstreeks van hem krijgen voor ons onderzoek. Zo begonnen we met het maken van verschillende laser- en LEDlichtbronnen om de thalamostriatale projecties te activeren.’
‘Als beginnende postdoc werkte ik in een periode waarin optogenetica zich razendsnel ontwikkelde; van een veelbelovende nieuwe methode tot een standaardtechniek in de neurowetenschappen. De vroege publicaties van Deisseroth, Hegemann en Nagel veranderden fundamenteel wat experimenteel mogelijk was: we konden voor het eerst geselecteerde neuronen met licht en op milliseconde-schaal aan- of uitschakelen. Ik herinner me de heersende opwinding op de universiteit en in de overvolle aula’s, toen ze werden uitgenodigd om over hun onderzoek te komen praten.’
Wat is volgens jou de impact van hun onderzoek op de neurowetenschappen?
‘De grootste impact is dat we nu oorzakelijke vragen kunnen stellen. In plaats van enkel te zien welke neuronen actief zijn, kunnen we specifieke cellen of verbindingen manipuleren en rechtstreeks testen welke rol zij spelen in circuitfunctie, ontwikkeling en aandoeningen van de hersenen.’
Het onderzoek van de laureaten kwam tot stand door een intense samenwerking, over verschillende disciplines heen. Hoe belangrijk is zo’n samenwerking voor jouw onderzoek?
‘Voor mijn eigen onderzoek is die samenwerking onmisbaar: optogenetica combineert moleculaire technieken en virusvectoren met precisie-elektrofysiologie, optische technologie en computationele analyse. Geen enkele discipline had deze methode alleen kunnen ontwikkelen of toepassen; de grote kracht zit juist in die kruisbestuiving.’
Het ontwikkelen van optogenetica begon allemaal bij basisonderzoek van Chlamydomonas, een groene alg. Toont dit nog maar eens aan waarom fundamenteel onderzoek zo belangrijk is?
‘Zeker. De enorme explosie van spannend neuroscience werk sinds die tijd laat zien hoe een fundamentele ontdekking over lichtgevoelige eiwitten uiteindelijk een zeer praktisch instrument werd om synapsen en hersencircuits te ontrafelen. Tegelijk toont ons onderzoek ook dat zulke instrumenten kritisch gevalideerd moeten worden: verschillende manieren om neuronen optogenetisch te onderdrukken kunnen namelijk onverwachte andere effecten hebben op transmissie.’
Naar welke ontwikkeling in het vakgebied kijk jij het meeste uit?
‘Ik kijk vooral uit naar de combinatie van optogenetica met gelijktijdige registratie van activiteit in veel neuronen. Dat zal ons helpen te begrijpen hoe hersencircuits op netwerkniveau werken en hoe verstoringen kunnen leiden tot neurologische of neuropsychiatrische problemen.’
Waar gaat de Nobelprijs voor Geneeskunde 2026 over?
De Duitse biofysici Peter Hegemann en Georg Nagel en de Amerikaanse neuroloog Karl Deisseroth ontdekten hoe je met licht specifieke zenuwstellen in de hersenen kan in-of uitschakelen, en zo kan tonen hoe herinneringen, gevoelens en gedrag worden aangemaakt in de hersenen.
In het begin van de jaren 2000 ontdekten Hegemann en Nagel hoe een eencellige groene alg, Chlamydomonas, naar het licht kan zwemmen. De alg heeft een lichtgevoelig eiwit aan de oppervlakte van de cel, channelrhodopsin, en werkt als een soort schakelaartje. Schijnt er licht op het eiwit, dan opent een kanaaltje waardoor geladen deeltjes naar binnen kunnen stromen en een elektrische impuls ontstaat.
Deisseroth ging hiermee verder aan de slag en introduceerde het gen voor channelrhodopsin in de zenuwcellen van ratten. Door met blauw licht op de cellen te schijnen was hij in staat een zenuwcel te activeren. Dit was het begin van een techniek die we nu de optogenetica noemen.
De Nobelprijs voor Scheikunde 2026 ging naar de Franse chemicus Henri Kagan en de Japanse chemicus Kenso Soa voor de ontdekking van ‘niet-lineaire effecten en autokatalyse in asymmetrische organische synthese’. Veel moleculen komen voor in een linker- en een rechtervariant. Ze zijn bijna identiek, maar toch ook weer niet. Hierdoor reageren ze anders. Bij de ontwikkeling van geneesmiddelen is het belangrijk dat de juiste van de twee varianten gebruikt wordt. Zo kan de ene geneeskrachtig werken, terwijl de andere geen effect heeft, of zelfs schadelijk kan zijn. ‘Het onder de aandacht brengen van de verschillende eigenschappen van twee spiegelbeelden is wat mij betreft het belangrijkste aan deze Nobelprijs’, vertelt Koen Augustyns, professor medicinale chemie aan de Universiteit Antwerpen UAMC.
‘Twee spiegelbeelden hebben in een symmetrische (niet-chirale) omgeving dezelfde eigenschappen. Denk hierbij aan het bekende voorbeeld van de linker- en rechterhand. Beide handen kunnen even goed een symmetrische bal vastnemen. Daarentegen hebben twee spiegelbeelden in een niet-symmetrische (chirale) omgeving verschillende eigenschappen. Een linkerhand kan geen rechterhandschoen aantrekken en omgekeerd.’
Waarom is het voor de ontwikkeling van geneesmiddelen belangrijk om het ‘juiste’ spiegelbeeld te gebruiken?
‘Twee moleculen die elkaars spiegelbeeld zijn, hebben in een omgeving die zelf geen onderscheid maakt tussen links en rechts, exact dezelfde eigenschappen. Zo zullen beide spiegelbeelden bijvoorbeeld even goed oplossen in zuiver water, omdat water zelf niet chiraal is. Dat verandert wanneer ze in contact komen met een omgeving die zelf wel een specifieke ruimtelijke vorm heeft, zoals een eiwit in ons lichaam. De eiwitten in ons lichaam zijn opgebouwd uit aminozuren die allemaal dezelfde ruimtelijke oriëntatie hebben (L-aminozuren). Daardoor hebben ook die eiwitten een chirale driedimensionale structuur en kunnen ze een onderscheid maken tussen de twee spiegelbeelden van een geneesmiddel. Het ene spiegelbeeld kan perfect passen op een bepaald eiwit en daardoor een therapeutisch effect hebben, terwijl het andere spiegelbeeld veel minder werkzaam is of zelfs ongewenste effecten veroorzaakt. Daarom is het bij de ontwikkeling van geneesmiddelen essentieel om te onderzoeken welk spiegelbeeld de beste eigenschappen heeft.’
Wat is volgens jou de impact geweest van het onderzoek van Kagan en Soai op de ontwikkeling van geneesmiddelen?
‘De grote betekenis van hun werk is volgens mij vooral fundamenteel. Het biedt namelijk een mogelijke verklaring voor één van de grote mysteries van het ontstaan van het leven: waarom zijn de eiwitten in ons lichaam opgebouwd uit uitsluitend L-aminozuren en niet uit een mengeling van beide spiegelbeelden? Hun onderzoek toont hoe een aanvankelijk klein verschil tussen beide spiegelbeelden in de natuur sterk versterkt zou kunnen zijn. Het bewijst niet dat dit daadwerkelijk de verklaring is voor het ontstaan van L-aminozuren in levende organismen, maar het biedt wel een fascinerend mogelijk mechanisme.
Hun specifieke chemische reacties worden niet algemeen toegepast in de productie van geneesmiddelen. Hun werk heeft vooral ons fundamentele inzicht vergroot in hoe één spiegelbeeld selectief kan ontstaan en gevormd kan worden.’
Komt het onderzoek van de laureaten ook aan bod tijdens de colleges?
‘Absoluut. In het opleidingsonderdeel medicinale chemie besteden we veel aandacht aan de ruimtelijke structuur van moleculen en de invloed daarvan op hun biologische eigenschappen. Studenten leren dat twee moleculen met exact dezelfde chemische samenstelling toch een heel verschillende werking kunnen hebben, enkel omdat hun atomen anders in de ruimte gerangschikt zijn. Dat is een van de fundamentele principes van de medicinale chemie.
Een mooi voorbeeld is sotalol, een geneesmiddel dat gebruikt wordt bij hartritmestoornissen. Het bestaat uit twee spiegelbeelden die duidelijk verschillende eigenschappen hebben. Het ene spiegelbeeld kan de hartslag vertragen door de werking van adrenaline op bepaalde eiwitten te blokkeren, terwijl het andere spiegelbeeld die werking nauwelijks heeft. Beide spiegelbeelden hebben dan weer ongeveer dezelfde invloed op andere eiwitten, die betrokken zijn bij de elektrische activiteit van het hart. Dat illustreert heel mooi hoe twee moleculen met exact dezelfde chemische samenstelling toch verschillend kunnen reageren met de eiwitten in ons lichaam. Interessant hier is dat het geneesmiddel dat we gebruiken een mengsel van beide spiegelbeelden bevat, omdat in dit geval beide spiegelbeelden elkaar versterken.’
Naar welke ontwikkeling in jouw vakgebied kijk jij het meeste uit?
‘Ik verwacht veel van de combinatie van een steeds beter inzicht in ziekteprocessen met nieuwe chemische technieken en artificiële intelligentie. Het gebruik van artificiële intelligentie voor het gerichter ontwerpen van nieuwe potentiële geneesmiddelen door ze in te passen in de eiwitten waartegen ze moeten werken is reeds goed gevorderd. Het belang van chiraliteit hierin is uiteraard essentieel.’
Waar gaat de Nobelprijs voor Scheikunde 2026 over?
‘Hernri Kagan en Kenso Soai hebben een oplossing gevonden voor het honderd jaar oude scheikundige raadsel: hoe homochiraliteit spontaan kan ontstaan’, aldus Heiner Linke, voorzitter van het Nobelcomité voor Scheikunde. ‘De chemische reacties die ze ontwikkelden zijn spectaculair.’
Volgens professor Koen Augustyns hebben beide onderzoekers belangrijke ontdekkingen gedaan die ons helpen begrijpen hoe in chemische reacties één spiegelbeeld van een molecuul de overhand kan krijgen. ‘Kagan ontdekte dat een klein overwicht van één spiegelbeeld van een katalysator onder bepaalde omstandigheden kan leiden tot een veel groter overwicht van één spiegelbeeld in het reactieproduct’, legt Koen Augustyns uit. ‘Soai ging nog een stap verder en ontdekte een bijzonder chemisch proces waarbij het gevormde molecule zijn eigen vorming stimuleert. Daardoor kan een aanvankelijk minuscuul verschil tussen beide spiegelbeelden zichzelf versterken, totdat uiteindelijk vrijwel uitsluitend één spiegelbeeld wordt gevormd.’