Georg Nagel, o biofísico que provou que uma proteína de alga se abre com a luz

Quando a ligação de Estocolmo chegou, Georg Nagel estava sentado em um terraço nas colinas entre Nápoles e Roma, com oliveiras abaixo dele e um limoeiro ao lado. Não acreditou. Alguns amigos faziam questão de acompanhar os anúncios do Nobel todo outono, e ele sempre dizia que mantivessem a calma. Até onde sabia, um paciente havia se beneficiado da optogenética, técnica que seus experimentos tornaram possível. Remédios contra a malária e a imunoterapia contra o câncer haviam ajudado multidões. Um interruptor de luz para as células cerebrais, pensava ele, ainda era jovem demais para um prêmio de medicina.

A Assembleia Nobel discordou. Nagel, biofísico da Universidade de Würzburg, divide o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina com Peter Hegemann e Karl Deisseroth por descobertas relacionadas aos canais iônicos controlados pela luz e à optogenética. Sua contribuição para essa história foi a comprovação. Hegemann defendia havia muito tempo que uma proteína do estigma da alga verde Chlamydomonas tanto captava a luz quanto abria um poro para partículas carregadas, uma afirmação da qual muitos colegas duvidavam. Nagel, no Instituto Max Planck de Biofísica, em Frankfurt, introduziu os genes candidatos em óvulos de rã e mediu o que acontecia quando a luz acendia. No começo, foi difícil. Depois, como ele conta, um lote de soluções preparado de maneira incorreta e com pH baixo produziu um sinal claro, e ele conseguiu entender o que estava vendo. Foi um acaso apropriado: a primeira das duas proteínas revelou ser um canal de prótons.

A persistência tinha raízes mais antigas. Nagel nasceu em 24 de agosto de 1953, em Weingarten, na Alta Suábia, o mais velho de cinco filhos, e ficou gravemente doente aos cinco anos. Enquanto os irmãos esquiavam na vizinha Áustria, ele construía uma máquina a vapor e rádios com os kits de ciência que os pais lhe davam a cada Natal e passava muitos verões fazendo cirurgias no hospital universitário de Würzburg, a cidade onde mais tarde daria aulas por duas décadas. Estudou biologia e biofísica na Universidade de Konstanz, onde Ernst Bamberg, seu primeiro professor de biofísica, tornou-se seu mentor e onde, ainda estudante, ajudou a fundar um café. Depois de concluir o diploma, deu aulas em uma escola particular de ensino médio na Suíça. Outra cirurgia em Würzburg finalmente interrompeu a inflamação nos ossos; ele começou a praticar voo de asa-delta e continuou dando aulas até Bamberg convidá-lo para Frankfurt. Foi para lá e concluiu o doutorado na Universidade Goethe em 1988, com uma pesquisa realizada no Instituto Max Planck.

Vieram então cinco anos de pós-doutorado nos Estados Unidos, em Yale e na Rockefeller University. Em Nova York, conheceu Anna Maria Musti, bióloga molecular de Nápoles que era professora visitante na Columbia; ela o ajudou a ampliar sua abordagem biofísica da ciência. Os dois se casaram na Dinamarca em 1996 e têm uma filha. De volta a Frankfurt como líder de um grupo de pesquisa no Instituto Max Planck, Nagel e Bamberg mostraram, em 1995, que a bacteriorrodopsina, uma bomba acionada pela luz encontrada em um micróbio, funcionava quando expressa em óvulos de rã, tornando células animais sensíveis à luz. O óvulo de rã se tornou a bancada de testes para tudo o que veio depois.

Em 2002, Nagel, Hegemann, Bamberg e colegas descreveram a channelrhodopsin-1 na revista Science como um canal de prótons controlado pela luz; Musti está entre os coautores. Em 2003, na Proceedings of the National Academy of Sciences, a equipe de Nagel mostrou que a channelrhodopsin-2 se abria diretamente em resposta à luz e permitia a passagem de íons positivos, além de funcionar em células renais humanas, que se despolarizavam sob luz azul. Deisseroth escreveu a Nagel pedindo o gene, e seu grupo em Stanford o usou em 2005 para fazer neurônios cultivados dispararem sob comando, em um artigo do qual Nagel e Bamberg foram coautores. No mesmo ano, trabalhando com Alexander Gottschalk, Nagel publicou um dos primeiros usos da channelrhodopsin para controlar o comportamento de um animal intacto, o verme Caenorhabditis elegans, usando um mutante que ele havia desenvolvido para intensificar a corrente.

Em 2004, mudou-se para Würzburg como professor de fisiologia molecular de plantas no Julius von Sachs Institute, uma base inesperada para passar duas décadas ampliando uma ferramenta da neurociência. Com Shiqiang Gao, seu grupo desenvolveu enzimas controladas pela luz para as moléculas de sinalização cAMP e cGMP, entre elas a CyclOp, descrita em 2015. Ele também voltou a aplicar o método às plantas, que precisam de luz para viver e não têm a retinal de que as rodopsinas necessitam. Um estudo publicado na Nature Plants em 2021, com Nagel como autor sênior, usou um canal controlado pela luz, extraído de uma alga, para controlar o crescimento de plantas de tabaco. Em 2019, mudou-se para o Institute of Physiology e, a partir de 2021, continuou ali como professor sênior.

O prêmio também traça uma linha no meio de uma sala lotada. As regras do Nobel permitem no máximo três laureados, e a lista deixa de fora Bamberg, mentor de Nagel, que mais tarde se tornou diretor do instituto de Frankfurt e coautor dos artigos sobre channelrhodopsin, além de Edward Boyden, primeiro autor do artigo de 2005 sobre neurônios, e Gero Miesenböck, que já havia feito neurônios responderem à luz com um sistema diferente. Os seis dividiram o Brain Prize em 2013. Nagel fala abertamente sobre onde estava o risco. Deisseroth escreveu em artigos de revisão que introduzir a channelrhodopsin nos neurônios era um projeto muito arriscado; em sua primeira entrevista após o anúncio, Nagel disse que ficou um pouco surpreso com isso, já que a proteína se expressava tão bem em células renais. Na mesma frase, chamou de absolutamente importante o trabalho de Deisseroth para disseminar e explicar a ferramenta. A afirmação sobre seu uso médico exige o mesmo cuidado. O caso humano mais bem documentado é o de um homem que ficou cego por retinite pigmentosa e recuperou uma visão limitada após terapia gênica com uma channelrhodopsin de alga, em um caso relatado em 2021; os ensaios continuam, e a optogenética ainda é, acima de tudo, um método de pesquisa.

Estocolmo veio ao fim de uma longa sequência de prêmios: os Wiley e Karl Heinz Beckurts prizes, em 2010, ambos com Hegemann e Bamberg; o Louis-Jeantet Prize for Medicine, em 2013; o Rumford Prize, em 2019; e o Shaw Prize in Life Science and Medicine, em 2020, dividido com Hegemann e Miesenböck. Sua aposentadoria oficial chegou no fim de junho de 2026; ele e Musti passam os meses frios perto de Nápoles, onde, segundo ele, a temperatura média é dez graus mais alta do que em Würzburg e não há neblina. Seu nome ainda aparecia em novos artigos, entre eles um estudo de 2025 que usou uma channelrhodopsin condutora de cálcio em plaquetas sanguíneas. O anúncio de 5 de outubro de 2026 fez dele o décimo quinto laureado com o Nobel da Universidade de Würzburg.

Ele receberá a medalha em Estocolmo em 10 de dezembro. A proteína que ele primeiro induziu a funcionar em um óvulo de rã agora se abre sob comando em laboratórios do mundo todo. Se ela chegar a um segundo paciente, e depois a um terceiro, é a pergunta que, na opinião dele, deveria ter feito o prêmio esperar.

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