Karl Deisseroth

Deisseroth 1971年11月18日生於美國馬薩諸塞州波士頓。⁠[1]

1988年至1992年，他在哈佛大學攻讀生物化學，1992年以最優等成績（summa cum laude）獲文學學士學位，在校期間獲 John Harvard Scholarship，並當選 Phi Beta Kappa 榮譽學會成員。⁠[2][2]

1992年，他進入斯坦福大學醫學院的醫學科學家培訓項目（MSTP），同時攻讀醫學博士與哲學博士學位，1998年獲神經科學博士學位，2000年獲醫學博士學位。⁠[3][2]

學醫期間，他原本考慮當神經外科醫生，但在精神科診所的臨床訓練中，患者的痛苦觸動了他，也讓他開始追問大腦為何在不同人身上運作得如此不同。博士階段他用腦切片做實驗，逐漸認識到要理解臨床上遇到的疾病，必須研究活體大腦中的神經細胞。⁠[4][4][4]

2000年至2004年，他在斯坦福完成醫學實習與精神科住院醫師訓練，2002年獲美國國家精神衛生研究所（NIMH）優秀住院醫師獎，2006年取得美國神經病學與精神病學委員會認證。⁠[2][2][2]

2004年，他在斯坦福大學精神病學系擔任首席研究員兼臨床教育者，並建立自己的實驗室，與研究生 Edward Boyden、張鋒（Feng Zhang）一起探索控制神經活動的方法。⁠[2][3]

課題組測試了許多候選蛋白；得知通道視紫紅質-2（channelrhodopsin-2）被發現後，他寫信給 Georg Nagel，請求獲得編碼該蛋白的 DNA。⁠[4]

他把通道視紫紅質-2 的基因導入培養皿中的大鼠神經細胞，細胞開始產生這種蛋白；藍光照射時，細胞立即產生可傳遞給其他神經細胞的神經信號。2005年，課題組在《Nature Neuroscience》發表論文《Millisecond-timescale, genetically targeted optical control of neural activity》，作者包括 Boyden、張鋒、Ernst Bamberg、Nagel 與 Deisseroth，證明光脈衝可以毫秒級精度驅動表達該藻類蛋白的大鼠神經元放電。⁠[4][4][4][5][3]

他事後回憶，在探索過的多種調控神經活動的方案中，這是“風險最高、但效果最好”的一條。同年他升任斯坦福生物工程與精神病學助理教授，並獲美國國立衛生研究院（NIH）院長先鋒獎。⁠[3][2][2]

此後他與 Hegemann、Nagel 等人展開多項合作，並把成果分享給其他研究者；以他的實驗室為主，研究人員陸續找到更多可開關神經細胞、對不同波長光敏感的蛋白。2006年，這種方法被命名為光遺傳學（optogenetics）。⁠[4][4][4]

2007年，他的課題組把通道視紫紅質-2 的基因導入小鼠運動皮層的特定神經細胞，經顱骨小孔插入細光纖照射，控制了小鼠鬍鬚的運動，在活體動物腦中實現了對神經細胞的光控。同年，他與合作者用光遺傳學以可控方式喚醒睡眠中的小鼠。⁠[4][4][4]

同在2007年，團隊找到來自古菌 Natronomonas pharaonis 的嗜鹽菌視紫紅質（halorhodopsin），它在黃光下能抑制神經元，使研究者既能開啟也能關閉腦細胞。⁠[3]

2009年至2012年，他任斯坦福生物工程與精神病學副教授，2009年至2013年同時是 HHMI 早期職業研究員；2009年獲美國神經科學學會青年研究者獎。此後，他的實驗室用光遺傳學研究腦部疾病：與 Gladstone Institutes 的 Anatol Kreitzer 等人合作找出與帕金森樣運動行為相關的兩條迴路，並在小鼠中用光遺傳學逆轉帕金森樣症狀；還找到控制社交驅動力的迴路，並在齧齒動物身上誘發和緩解抑鬱樣症狀。⁠[2][2][3][3][3]

2012年，他升任斯坦福大學生物工程與精神病學正教授，並獲 D.H. Chen 講席。同年他與 Hegemann、Nagel、Bamberg 共獲 Zülch 獎。⁠[2][5]

2012年，他與1987年諾貝爾獎得主利根川進（Susumu Tonegawa）合作，在小鼠中激活了恐懼經歷形成的記憶印跡（engram）：重新激活這些神經細胞後，小鼠在沒有危險時也表現出恐懼。諾貝爾委員會認為，這是研究者首次證明哪些神經細胞是某一特定記憶所必需的。⁠[4][4][4]

2013年，他與 Gero Miesenböck、Bamberg、Boyden、Hegemann、Nagel 共獲 Lundbeck 基金會的 Brain Prize；2013年至2019年，他兼任瑞典卡羅林斯卡學院外籍兼職教授。⁠[5][2]

2014年起，他任霍華德·休斯醫學研究所（HHMI）研究員。⁠[2][3]

2015年，他與 Boyden 共獲生命科學突破獎（Breakthrough Prize in Life Sciences）；2016年與 Hegemann、Miesenböck 共獲 Massry Prize；2017年與 Hegemann 共獲 Harvey Prize。⁠[5][5][5]

2018年，他獲京都獎先進技術部門（生物技術與醫療技術領域）獎項，表彰他發現光遺傳學並發展“因果系統神經科學”；評審認為光遺傳學能以毫秒級時間分辨率激活或抑制按分子標記識別的特定神經元，使系統神經科學從相關性研究走向因果研究。同年11月11日，他在京都國際會議中心作紀念演講。⁠[6][6][6][6]

京都獎的頒獎詞還提到，他聯合創辦了一家利用光遺傳學的藥物研發初創公司，並在實驗室舉辦研討會和培訓課程，接待有志學習光遺傳學的年輕研究者。同年，他與 Boyden、Hegemann 共獲加拿大 Gairdner 國際獎。⁠[6][6][5]

2019年，他當選美國國家工程院院士，並與 Boyden、Hegemann、Miesenböck 共獲 Warren Alpert Foundation Prize。⁠[2][7][5]

2020年，荷蘭皇家藝術與科學院授予他 Heineken 醫學獎，表彰他開發光遺傳學以及使生物組織可被光和分子探針穿透的水凝膠組織化學。⁠[2][2]

2021年6月15日，他的著作《Projections: A Story of Human Emotions》出版，全書272頁。書中結合他對大腦回路的研究與對患者的體察，借精神疾病探討人類心智與情感的起源。⁠[8][8][8]

2021年9月，他與 Dieter Oesterhelt、Peter Hegemann 共獲 Albert Lasker 基礎醫學研究獎，同年10月20日作 Lasker 公眾講座。⁠[9][10][10]

2022年，他因光遺傳學獲 Louisa Gross Horwitz 獎。⁠[2]

他與牛津大學的 Gero Miesenböck 共獲2023年 Japan Prize 生命科學領域獎項，表彰兩人開發利用可遺傳靶向的光敏膜蛋白解析神經迴路功能的方法；評審詞指出，他在2005年首次證明表達通道視紫紅質-2 的大鼠海馬神經元可在毫秒尺度上被光控制，並進一步揭示了特定抑制性神經元群與伽馬腦波、前額葉皮層興奮與抑制平衡與社交行為之間的關係。2023年4月13日，他在東京的頒獎典禮上領獎。⁠[11][11][11][12]

2025年，他獲峨山獎（Asan Award）基礎醫學獎項，獲獎理由為發現光控離子通道機制並發展光遺傳學。⁠[2]

2026年10月5日，卡羅林斯卡學院諾貝爾大會宣佈，把2026年諾貝爾生理學或醫學獎共同授予 Deisseroth、柏林洪堡大學的 Peter Hegemann 和維爾茨堡大學的 Georg Nagel，以表彰他們“在光控離子通道與光遺傳學方面的發現”（for their discoveries concerning light-gated ion channels and optogenetics）。Hegemann 和 Nagel 在單細胞藻類中發現通道視紫紅質，Deisseroth 把它改造成神經細胞的光控開關。獎金為1200萬瑞典克朗（約120萬美元），由三人平分。⁠[13][13][13][13][13][12][14]

諾貝爾委員會在太平洋時間凌晨0時27分致電時他未接到，隨後電話打到其妻 Michelle Monje-Deisseroth 的手機上。時年54歲的他對美聯社表示，自己是醫生科學家和精神科醫生，關心自閉症、抑鬱症患者，也作為基礎科學家希望理解大腦如何運作。⁠[3][3][3][15][15][15]

斯坦福大學當天上午舉行線上記者會，校長 Jonathan Levin、醫學院院長 Lloyd Minor 與工程學院院長 Jennifer Widom 出席；Deisseroth 還在校園的 James H. Clark Center 參加慶祝。斯坦福稱他是該校第37位諾貝爾獎得主。⁠[3][3][3][3][16]

他獲美國神經病學與精神病學委員會認證，在斯坦福繼續執業，專長情感障礙與自閉症譜系障礙，治療中結合藥物與神經刺激；他還負責斯坦福生物工程本科教育。⁠[7][7][2][17]

除光遺傳學外，他的實驗室還開發了以 CLARITY 為開端的水凝膠組織化學：用水凝膠替換腦組織中的脂質，使組織變得透明，便於研究腦回路。他曾任西蒙斯基金會自閉症研究計劃（SFARI）研究員，獲資助把 CLARITY 用於自閉症患者捐獻的死後腦組織。⁠[7][18][18]

他創建了 Stanford Optogenetics Innovation Laboratory，供各國訪問學者到斯坦福學習這項技術，並免費分發病毒載體、質粒和硬件設計等材料，公開操作規程；他的技術已傳播到全球數千個實驗室。⁠[3][3][7]

他是美國國家醫學院、國家科學院院士。⁠[7][7]

Deisseroth Lab：官網：https://dlab.stanford.edu/（在新窗口打開）。⁠[2]

Stanford University：官網：https://www.stanford.edu/（在新窗口打開）。⁠[7]

Howard Hughes Medical Institute：官網：https://www.hhmi.org/（在新窗口打開）。⁠[19]