Peter Hegemann, biofysikern som ville förstå hur en alg hittar ljuset

Peter Hegemann

Född	11 december 1954 Münster, Germany
Yrke	Biofysiker
Priser	Massry-priset · Gottfried-Wilhelm-Leibniz-priset · Brain Prize

Frågar man Peter Hegemann hur unga forskare skulle kunna förbättra optogenetiken får man samma svar som alla journalister: det ska de inte. De borde arbeta med något nytt. Det är ett märkligt besked från en man som Nobelkommittén just har gett äran för att ha satt alltihop i gång, men Hegemann har gjort det till en vana att lämna forskningsfält innan de hinner kretsa kring honom. På en presskonferens vid Humboldtuniversitetet i Berlin räknade han upp sina avstickare: först kemist, sedan biokemist, därefter ett decennium inom växtfysiologi och sedan professurer i biokemi och biofysik. ”Och nu är jag neurovetare”, sa han, ”trots att jag aldrig har gjort ett enda neurovetenskapligt experiment i hela mitt liv.”

Priset, som delas med Georg Nagel vid Würzburgs universitet och Karl Deisseroth vid Stanford University, belönar upptäckter av ljusstyrda jonkanaler och optogenetik. Kommitténs egen beskrivning börjar med honom. ”Allt började med Peter Hegemanns nyfikenhet”, står det i pressmeddelandet: han ville veta hur Chlamydomonas, en encellig grönalg, lyckas simma mot en ljuskälla. Svaret var channelrhodopsin, ett protein som fångar upp ljus och öppnar en por i cellmembranet i ett enda steg. När proteinet förs in i en nervcell kan forskare aktivera cellen med blått ljus. Hegemann minns fortfarande den första kommentaren från tidskriften Science om upptäckten: ”En jonkanal från dammsörja.” Han tillägger att Chlamydomonas-forskarna inte uppskattade formuleringen.

Det fanns inte mycket i hans skolgång som pekade mot det här. Hegemann föddes i Münster den 11 december 1954 och växte upp i Aachen i en läkarfamilj. På ett humanistiskt gymnasium ägnade han flera år åt att översätta vad han minns som tråkiga skildringar av romerska och grekiska krig. Det enda han tyckte om var naturvetenskap, konst och musik. Han spelade flöjt i skolorkestern, körde motorcykel och beskriver sina betyg i skolan och på universitetet som helt genomsnittliga. Han studerade kemi i Münster och därefter i München, där han gick över till biokemi.

Det val som kom att forma hans karriär gjorde han vid Max Planck-institutet för biokemi i Martinsried, där han doktorerade 1984 i Dieter Oesterhelts forskargrupp. Där arbetade han med halorhodopsin, en ljusdriven kloridpump från en saltälskande mikroorganism. Oesterhelt erbjöd honom, berättar han, två vägar: att stanna hos honom så länge han ville, ända fram till pensionen, eller att göra sin egen grej och ge sig av efter fem år. Hegemann valde det senare. I en artikel hade Kenneth Foster föreslagit att algens ljussensor var en rhodopsin, en molekylfamilj som också finns i djurögon. Hegemann tillbringade ett postdoktoralt år i Fosters laboratorium vid Syracuse University och återvände sedan till Martinsried för att leda en egen forskargrupp.

Där, i början av 1990-talet, hittade han den gåta som skulle sysselsätta honom i ett decennium. Med små elektroder på algens ögonfläck registrerade han en elektrisk impuls en halv millisekund efter att ljuset nått fram – mer än tjugo gånger snabbare än kedjan av kemiska steg som omvandlar ljus till en signal i det mänskliga ögat. Hegemann drog slutsatsen att ett enda protein måste fånga upp ljuset och fungera som jonkanal. Kollegorna var skeptiska, och proteinet föll sönder varje gång hans grupp försökte isolera det. 1993 flyttade han till Regensburgs universitet, där han blev professor i biokemi. Runt millennieskiftet fick hans grupp syn på två kandidater i gensekvenser från Chlamydomonas som japanska forskare hade publicerat. De skickade dem till Nagel vid Max Planck-institutet för biofysik i Frankfurt, där han uttryckte dem i grodägg och såg hur de öppnades av ljus. Tillsammans med Nagel och Ernst Bamberg beskrev Hegemann channelrhodopsin-1 i Science 2002 och channelrhodopsin-2, den variant som neurovetenskapen tog i bruk, i PNAS 2003.

Verktyget spreds snabbt. 2005 använde Deisseroths laboratorium channelrhodopsin-2 för att få odlade råttneuroner att avfyra signaler på kommando. Samma år var Hegemann medförfattare till en studie där proteinet aktiverade nervaktivitet i kycklingembryon. Vid Humboldtuniversitetet, där han blev professor i experimentell biofysik, utvecklades hans laboratorium till en verkstad för nya varianter. 2014 gjorde hans grupp om channelrhodopsin till en ljusstyrd kloridkanal som tystar nervceller i stället för att aktivera dem. Ett anslag från Europeiska forskningsrådet, beviljat 2016, finansierade en jakt på ljuskänsliga enzymer som ledde till upptäckten av den första kända heterodimera rhodopsinen. Sedan 2015 har han en Hertie-professur på seniornivå i neurovetenskap i Berlin.

Begränsningen till tre namn på ett Nobelpris förenklar en historia med många aktörer, och Hegemanns egen karriär visar vilka som hamnar utanför. Dieter Oesterhelt, handledaren vars arbete med mikrobiella rhodopsiner låg till grund för allt detta, delade Albert Lasker Award for Basic Medical Research 2021 med Hegemann och Deisseroth. Men Oesterhelt dog i november 2022, och Nobelpriset delas inte ut postumt. Bamberg, medförfattare till båda artiklarna om channelrhodopsin, delade 2013 års Brain Prize med årets tre pristagare men finns inte med bland dem. Även platsen för upptäckterna är omstridd. Kommittén förlägger de prisbelönta upptäckterna till institutet i Martinsried, medan Regensburgs universitet hävdar att arbetet i dess laboratorier lade grunden. De medicinska möjligheterna är också begränsade: det tydligaste kliniska resultatet gäller en man med retinitis pigmentosa som återfick en begränsad synförmåga. Hegemann är också öppet kritisk till hur hans yrkeskår belönar forskare. I en video 2023 uppmanade han kollegor att bedöma unga forskare efter originaliteten i deras arbete, snarare än efter antalet publikationer efter tre eller fyra år – något de tyvärr inte gör, sa han. Han har också sagt till tv- och radiobolaget rbb att han ofta tvivlade på om han skulle stanna inom grundforskningen vid Humboldtuniversitetet, eftersom stödet inte räckte till.

Nyheten höll nästan på att gå honom förbi. Han berättade för Nobelprisets webbplats att han den 5 oktober ignorerade ett mejl från en främling som bad honom ringa tillbaka, tills han kände igen den svenska landskoden från sina seglatser. På presskonferensen vid Humboldtuniversitetet sa han att forskning inte kan bedrivas för att vinna priser och berömde en grupp med minst tio nationaliteter. Universitetsledningen har satsat på optobiologi med en ny byggnad som ska stå klar i maj 2029. Han ger fortfarande råd till Regensburg Center for Ultrafast Nanoscopy och ingår i ett Synergy-projekt vid Europeiska forskningsrådet, som har pågått sedan 2022 och syftar till att föra ut optogenetiken till ett bredare spektrum av levande system.

Medaljceremonin i Stockholm äger rum den 10 december, dagen före hans 72-årsdag, och han planerar att ta med sig familjen och sina närmaste medarbetare. I sin Nobelintervju påpekade han att den första studien av hur Chlamydomonas reagerar på ljus publicerades 1866 av en rysk forskare, som samlade in sina alger i Neva i Sankt Petersburg och arbetade utan elektricitet. Hans råd till nästa generation är detsamma som när han talar om optogenetik: det finns så många intressanta organismer att studera.

Taggar: Georg Nagel, Karl Deisseroth, Nobel Prize, optogenetik, Peter Hegemann, channelrhodopsin, biofysiker