Forschung

Forschungsschwerpunkte: Optogenetik, CLARITY-Methode (Clear Lipid-exchanged Anatomically Rigid/immunostaining-compatible Tissue hydrogel), Kanalrhodopsine, Kanalrhodopsin-2 Gen, neurologische Erkrankungen, Depressionen, Autismus-Krankheiten

Karl Deisseroth gilt als einer der Begründer der Optogenetik und hat die CLARITY-Methode entwickelt. Beide Methoden ermöglichen bisher ungeahnte Einblicke ins Gehirn. Deisseroth will damit neurologische Erkrankungen verstehen lernen.

Die Optogenetik ist eine Mischung aus optischer Technologie und Genetik. Dabei werden Proteine, die zum Beispiel in Grünalgen vorkommen und auf Licht reagieren (Kanalrhodopsine), mit Hilfe eines Virus in Nervenzellen eingebracht. Die Proteine verhalten sich wie ein Lichtschalter, wodurch sich Nervenzellen im Gehirn von außen steuern lassen. Deisseroth konnte seine Methode am lebenden Tier beweisen. Sein Team schleuste über Viren den Bauplan für das Gen Kanalrhodopsin-2 in das Gehirn von Mäusen. Unter einem bestimmten Licht öffnete der Schalter einen Ionenkanal, die Nervenzellen feuerten Signale ab. Die Forschenden verfügten damit erstmals über die Möglichkeit, Nervenzellen gezielt an- und auszuschalten.

Mit seiner Methode will Deisseroth neurologische Krankheiten wie Depression, Angststörungen und Parkinson besser verstehen lernen. So konnten bei Mäusen Neuronen an- und abgeschaltet werden, die Dopamin benutzen. Dadurch konnten Symptome von Parkinson gelindert werden. Darüber hinaus gewinnt er neue Erkenntnisse über Motivation, Aggressivität und Suchtverhalten. Mit der Optogenetik forschen inzwischen Arbeitsgruppen auf der ganzen Welt.

Die zweite von Karl Deisseroth entwickelte Methode nennt sich CLARITY-Methode (Clear Lipid-exchanged Anatomically Rigid/immunostaining-compatible Tissue hydrogel). Dem Team um Deisseroth ist es damit gelungen, das Gehirn „transparent“ zu machen. Das Hirngewebe wird in Hydrogel eingelegt und die Fette werden herausgelöst. Es bleibt eine lebensechte, transparente Hirnhydrogelstruktur. Dadurch kann Gewebe post mortem in seiner anatomischen Struktur untersucht werden. So konnte das vollständige Gehirn einer Maus mit allen Nervenverbindungen und zellulären Details durchsichtig gemacht werden. Die Methode ist auch für die Krebsforschung interessant.

Neben seiner Arbeit im Labor ist Karl Deisseroth weiter als Psychiater tätig. Er behandelt Patientinnen und Patienten mit schweren, therapieresistenten Depressionen und Autismus. Ziel seiner Forschung ist der therapeutische Nutzen. Er will den neuronalen Netzwerken, die bei psychiatrischen Krankheiten gestört sind, auf die Spur kommen. Dafür will er in Zukunft die Optogenetik mit der CLARITY-Methode kombinieren.

Werdegang

• seit 2014 Forscher am Howard Hughes Medical Institute (HHMI), Maryland, USA
• seit 2013 Apl. Professor, Karolinska Institutet, Schweden
• seit 2012 D.H. Chen Professur für Bioengineering, Psychiatrie und Verhaltensforschung,  Stanford University, USA
• seit 2012 Professor für Bioengineering und Psychiatrie, Stanford
• 2009 - 2013 HHMI Early Career Investigator
• 2009 - 2012 Associate Professor für Bioengineering und Psychiatrie, Stanford University
• 2005 - 2008 Assistant Professor für Bioengineering und Psychiatrie, Stanford University
• 2004 - 2005 Principal Investigator and Clinical Educator, Institut für Psychiatrie, Stanford University School of Medicine
• 2000 - 2004 Assistenzarzt für Psychiatrie, Stanford University
• 2000 - 2001 MD internship/licensure, Stanford University
• 1994 - 1998 Ph.D. Stanford University (Neurowissenschaften)
• 1992 - 2000 M.D., Stanford University Medical School (MSTP Program)
• 1988 - 1992 Studium der Biochemie, Harvard University, USA

Funktionen

• seit 2009 Mitglied im Wissenschaftlichen Beirat der Brain and Behavior Research Foundation (ehemals NARSAD)
• seit 2007 Wissenschaftlicher Berater, nonprofit: Kinetics Foundation for Parkinson's Research
• seit 2007 Ad hoc Mitglied der National Institutes of Health (NIH), study sections
• 2007 - 2009 Mitglied der National Institutes of Health Molecular Neurogenetics chartered study section (MNG)
• 2006 Diplomate, American Board of Neurology and Psychiatry
• 2005 - 2007 Wissenschaftlicher Berater, nonprofit: Michael J Fox Foundation for Parkinson's Research

Auszeichnungen und Mitgliedschaften

• 2023 Japan-Preis, The Japan Prize Foundation, Tokio, Japan
• 2021 Lasker Basic Medical Research Award, Lasker Foundation, USA
• 2020 Heineken-Preis für Medizin
• 2018 Berthold Leibinger Zukunftspreis
• 2017 Else Kröner Fresenius Preis für Medizinische Forschung
• 2015 Breakthrough Prize in life sciences 2016
• 2015 Dickson Prize in Medicine
• 2015 Albany Medical Center Prize
• 2015 Lurie Prize in Biomedical Sciences, for optogenetics and CLARITY
• seit 2014 Mitglied der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina
• 2014 Keio Medical Science Prize
• 2014 Dickson Prize in Science
• 2013 Richard Lounsbery Prize from the National Academy of Sciences
• 2013 Brain Prize
• 2013 Gabbay Award
• 2012 Zülch-Preis der Max-Planck-Gesellschaft
• seit 2012 Mitglied der US-National Academy of Sciences
• 2012 Record Prize, Baylor
• 2012 Perl/UNC Prize
• 2011 Alden Spencer Prize, Columbia
• seit 2010 Mitglied des Institute of Medicine (IOM)
• 2010 Nakasone Prize laureate, International Human Frontier Science Program/HFSP
• 2010 Koetser-Preis
• 2010 Gill YIA Award, Indiana University
• 2009 Society for Neuroscience YIA Award
• 2008 Schuetze Prize, Columbia University
• 2008 Lawrence C. Katz Prize, Duke University
• 2008 William M. Keck Foundation Medical Research Award
• 2008 World Economic Forum Lecturer
• 2008 Brilliant 10 Award, Popular Science
• 2007 Top 10 Technologies Award, MIT Technology Review
• 2007 McKnight Foundation Scholar Award
• 2006 Presidential Early Career Award in Science and Engineering (PECASE)
• 2005 NIH Director's Pioneer Award
• 2005 Coulter Foundation Early Career Translational Research Award
• 2005 McKnight Foundation Technological Innovations in Neuroscience Award
• 2005 American Psychiatric Institute for Research and Education Young Faculty Award
• 2005 NARSAD Young Investigator Award
• 2005 Whitehall Foundation Award
• 2005 Klingenstein Fellowship Award and Robert H. Ebert Clinical Scholar Award
• 2004 Charles E. Culpeper Scholarship in Medical Science Award
• 2004 American Psychiatric Association Resident Research Award
• 2002 NIMH Outstanding Resident Award
• 1997 Stanford Yanofsky Graduate Research Award
• 1992 Highest Honors, Department of Biochemistry and Molecular Biology, Harvard
• 1992 Phi Beta Kappa, Harvard
• 1990 - 1992 John Harvard Scholarship: Academic Achievement of the Highest Distinction, Harvard