葛歐克·內格爾：自認諾貝爾獎來得太早的德國生物物理學家

葛歐克·內格爾

出生	1953年8月24日 Weingarten, Germany
職業	生物物理學家
獲獎	腦科學獎 · 卡爾·海因茨·貝克茨獎 · 路易-讓特醫學獎

接獲斯德哥爾摩來電時，格奧爾格·納格爾（Georg Nagel）正坐在那不勒斯與羅馬之間丘陵地帶的一處露台上，腳下是橄欖樹，手邊則有一棵檸檬樹。他不敢相信這是真的。有幾位朋友每年秋天都會特地守著諾貝爾獎公布消息，而他總是勸他們別太激動。據他所知，受惠於光遺傳學——這項由他的實驗促成的技術——的病人只有一位。抗瘧疾藥物和癌症免疫療法已幫助無數人；在他看來，能控制腦細胞的「光開關」還太新，尚不足以獲頒醫學獎。

諾貝爾大會並不同意。任職於 University of Würzburg 的生物物理學家納格爾，與彼得·海格曼（Peter Hegemann）及卡爾·戴瑟羅斯（Karl Deisseroth）共同獲頒諾貝爾生理學或醫學獎，表彰他們對光控離子通道與光遺傳學的相關發現。他在這段故事中的貢獻，是拿出證據。海格曼長期主張，綠藻 Chlamydomonas 眼點中的一種蛋白質，既能感知光線，也能打開讓帶電粒子通過的孔道；許多同僚對此抱持懷疑。當時在法蘭克福 Max Planck Institute of Biophysics 任職的納格爾，把候選基因注入青蛙卵，再測量光線照射後的反應。起初進展並不順利。後來，正如他所說，一批因溶液配製錯誤而 pH 值偏低的樣本，竟產生了清晰訊號，他也因此弄清楚眼前的現象。這場意外恰如其分：兩種蛋白質中的第一種，結果竟是一種質子通道。

這份堅持有更早的根源。納格爾於 1953 年 8 月 24 日出生在上施瓦本的 Weingarten，是家中五個孩子裡最大的；從五歲起，他便長期重病。兄弟姊妹到鄰近的奧地利滑雪時，他則用父母每年聖誕節送的科學實驗套件，組裝蒸汽機和收音機；許多個暑假，他都在 Würzburg 的大學醫院接受手術。這座城市日後也成了他任教二十年的地方。他在 University of Konstanz 攻讀生物學與生物物理學，第一位生物物理學講師恩斯特·班貝格（Ernst Bamberg）成了他的導師；求學期間，他還協助創辦了一間咖啡館。取得文憑後，他到瑞士一所私立中學任教。後來，他在 Würzburg 再度接受手術，骨骼發炎終於止息；他開始玩懸掛式滑翔，並繼續教書，直到班貝格邀請他前往法蘭克福。他接受邀請，並於 1988 年在 Goethe University 完成博士學位，研究則是在 Max Planck Institute 進行。

接下來，他在美國耶魯大學和 Rockefeller University 展開五年的博士後研究。在紐約，他認識了來自那不勒斯、當時任 Columbia 訪問教授的分子生物學家安娜·瑪麗亞·穆斯蒂（Anna Maria Musti）；她幫助他拓展以生物物理學為基礎的科學研究視野。兩人於 1996 年在丹麥結婚，育有一女。回到法蘭克福，在 Max Planck Institute 擔任研究小組負責人後，納格爾與班貝格於 1995 年證明，一種由微生物產生、以光驅動的質子泵 bacteriorhodopsin，在青蛙卵中表現時仍能運作，讓動物細胞對光線產生反應。此後，青蛙卵成了所有後續研究的試驗平台。

2002 年，納格爾、海格曼、班貝格及同僚在《Science》期刊發表研究，將 channelrhodopsin-1 描述為一種光控質子通道；穆斯蒂也是共同作者之一。2003 年，納格爾的團隊在《Proceedings of the National Academy of Sciences》發表研究，證明 channelrhodopsin-2 會直接因光線開啟，讓正離子通過；研究也顯示，這種蛋白質在人體腎細胞中同樣能發揮作用，細胞在藍光照射下會去極化。戴瑟羅斯寫信向納格爾索取基因，他在 Stanford 的研究團隊於 2005 年利用這項成果，讓培養的神經元依指令放電；納格爾和班貝格也共同署名該論文。同年，納格爾與亞歷山大·戈特沙爾克（Alexander Gottschalk）合作，發表最早一批利用 channelrhodopsin 控制完整動物行為的研究之一，對象是秀麗隱桿線蟲 Caenorhabditis elegans；他們使用的是納格爾設計的一種突變體，以增強電流。

2004 年，他轉往 Würzburg，在 Julius von Sachs Institute 出任分子植物生理學教授；這個出乎意料的起點，讓他得以花上二十年拓展神經科學工具。他與高世強（Shiqiang Gao）合作，帶領團隊打造可由光控制的酵素，用以調節訊號分子 cAMP 和 cGMP，其中包括 2015 年發表的 CyclOp。他也將這項方法重新用於植物；植物需要光才能生存，卻缺少視紫紅質所需的視黃醛。2021 年一項刊於《Nature Plants》的研究，由納格爾擔任資深作者，使用取自藻類的光控通道來控制煙草植株生長。2019 年，他轉任 Institute of Physiology，並自 2021 年起以資深教授身分繼續在該處任職。

這座獎項也讓一間擠滿人的房間裡，出現一道分界。諾貝爾獎規定最多只能有三位得主，因此名單沒有納入納格爾的導師班貝格——他後來擔任法蘭克福研究所所長，也是 channelrhodopsin 相關論文的共同作者——以及 2005 年神經元論文的第一作者愛德華·博伊登（Edward Boyden），還有早一步以不同系統讓神經元對光線產生反應的格羅·米森伯克（Gero Miesenböck）。六人都曾於 2013 年共同獲頒 Brain Prize。納格爾坦率談及其中的風險。戴瑟羅斯曾在綜述文章中表示，將 channelrhodopsin 導入神經元是一項風險極高的計畫；納格爾在獎項公布後的首次訪問中說，自己對此有些意外，因為這種蛋白質在腎細胞中的表現非常好。他也同時稱讚，戴瑟羅斯推廣並說明這項工具的工作極其重要。至於醫療方面的說法，也需要同樣謹慎。目前證據最充分的人體案例，是一名因視網膜色素變性失明的男子，在接受以藻類 channelrhodopsin 為基礎的基因療法後恢復了有限視力；這項案例於 2021 年發表。目前試驗仍在進行，而光遺傳學首先仍是一種研究方法。

斯德哥爾摩的肯定，接續在一連串獎項之後：2010 年的 Wiley Prize 和 Karl Heinz Beckurts Prize，兩項都是與海格曼及班貝格共同獲獎；2013 年的 Louis-Jeantet Prize for Medicine、2019 年的 Rumford Prize，以及 2020 年與海格曼、米森伯克共同獲頒的 Shaw Prize in Life Science and Medicine。他於 2026 年 6 月底正式退休；他說，自己和穆斯蒂會在寒冷月份住在那不勒斯附近，那裡平均氣溫比 Würzburg 高十度，而且沒有霧。他的名字仍出現在新論文上，包括一項於 2025 年發表、使用可傳導鈣離子的 channelrhodopsin 研究血小板的研究。2026 年 10 月 5 日公布的獎項，使他成為 University of Würzburg 第十五位諾貝爾獎得主。

他將於 12 月 10 日在斯德哥爾摩領取獎章。當年由他率先引入青蛙卵的蛋白質，如今已能在世界各地的實驗室裡按指令開啟。它能否讓第二位、第三位病人受惠，正是他認為這座獎項應該再等一等的原因。

標籤: Georg Nagel, Karl Deisseroth, Nobel Prize, Peter Hegemann, 光遺傳學, 生物物理學家