Nobel de Medicina para los padres de la optogenética: la técnica que permite controlar las neuronas con luz

El Nobel de Medicina o Fisiología ha distinguido este lunes a tres investigadores por abrir una nueva era en la neurociencia con el desarrollo de la optogenética, un método que muestra cómo las células nerviosas forman los recuerdos, sentimientos y comportamientos en el cerebro.

Ese método y sus descubrimientos sobre canales iónicos activados por luz les han dado el premio al estadounidense Karl Deisseroth y los alemanes Peter Hegemann y Georg Nagel, según destacó en su fallo la Asamblea Nobel del Instituto Karolinska de Estocolmo.

El uso de la optogenética ha revelado cómo los circuitos neuronales controlan desde recuerdos específicos a la sensación de dolor, comportamientos sociales, la sed, el consumo de comida o la atención; y cómo son responsables de funciones tan diversas como el control de los ritmos circadianos o causar fiebre cuando se ha activado el sistema inmune.

También se ha avanzado en el uso de la optogenética para tratamientos médicos que intentan restaurar la vista en personas con deterioro visual, y ese método ha proporcionado una mayor comprensión de desórdenes neurológicos y psiquiátricos como la depresión, ansiedad, esquizofrenia, Parkinson o la enfermedad de Alzheimer.

“La optogenética proporciona oportunidades para mapear el cerebro de una forma con la que antes sólo podíamos soñar”, resaltó en el fallo el presidente del Comité Nobel de Medicina, Per Svenningsson.

En la rueda de prensa de anuncio del premio, la profesora de medicina genética Anna Wedell, habló del “tremendo paso hacia adelante” que ha supuesto la optogenética.

“Antes teníamos mapas anatómicos del cerebro, ahora podemos generar mapas funcionales y también podemos entender cómo células diferentes se comunican en el cerebro. Es una dimensión completamente nueva”, dijo.

Hegemann y Nagel descubrieron una proteína sorprendente, la canalrodopsina, en un alga unicelular, la chlamydomonas; Deisseroth transformó esa proteína en “un interruptor de luz controlado” para las células nerviosas, resume el jurado.

Un alga nadadora que percibe la luz y ovocitos de rana

El Comité Nobel resaltó el interés existente desde tiempos antiguos en entender el “misterio biológico” del cerebro y cómo en el siglo XX se identificaron las regiones en las que se controlaban distintas funciones fisiológicas, aunque la falta de métodos apropiados impidió tener una imagen más clara.

A principios de la década de 1990, en el Instituto Max Planck de Bioquímica, Hegemann se interesó por la chlamydomonas, un alga unicelular que reaccionaba veinte veces más rápido a la luz que el ojo humano.

Hegemann pensó que esa diferencia sólo podía obedecer a que un único complejo proteico capturaba la luz y actuaba también como canal iónico y encontró dos genes muy similares a otros conocidos de proteínas que captaban luz.

Recurrió entonces a la ayuda de su colega Georg Nagel, del Instituto Max Planck de Biofísica y que, usando ovocitos de rana, descubrió que la hipótesis formulada por Hegemann era correcta: las nuevas proteínas descubiertas (canalrodopsina 1 y 2) eran canales iónicos que se abrían al ser expuestos a la luz.

En 2003, ambos publicaron los resultados de su experimento y propusieron que la canalrodopsina 2 fuese utilizada como herramienta para generar impulsos eléctricos en células usando luz.

El nacimiento de la optogenética

Deisseroth, un estudiante de posgrado en la Universidad de Stanford (EE.UU.) interesado en proteínas que desencadenasen impulsos eléctricos en células nerviosas, se enteró del descubrimiento de la canalrodopsina 2 y escribió a Nagel para pedirle acceso al ADN que la codificaba.

Posteriormente, introdujo ese ADN en células nerviosas de ratas cultivadas en placas de Petri y éstas empezaron a producir canalrodopsina 2 sin problemas: expuestas a la luz azul, las células reaccionaban inmediatamente.

Deisseroth comenzó entonces numerosas colaboraciones, también con Hegemann y Nagel, para encontrar nuevas proteínas que activasen células nerviosas usando un método que fue bautizado como optogenética y que le permitió un año después activarlas en células nerviosas de cerebros de ratones vivientes.

Hegemann (Münster, 1954) es en la actualidad profesor sénior de Neurociencia en la Universidad Humboldt de Berlín; Nagel (Weingarten, 1953), en el Departamento de Fisiología Molecular de las Plantas y Biofísica de la Universidad de Würzburg (Alemania), y Deisseroth (Boston, 1971) ejerce como psiquiatra en la Universidad de Stanford.

Los tres suceden en el palmarés del premio a los estadounidenses Mary E. Brunkow y Fred Ramsdell y al japonés Shimon Sakaguchi, distinguidos en 2025 por revelar cómo se autorregula el sistema inmune.

Los galardonados se dividirán a partes iguales los 12 millones de coronas suecas (1,1 millones de euros, 1,2 millones de dólares) con que están dotados los Nobel este año.

La ronda de ganadores de los Nobel continuará mañana con el de Física y, en días sucesivos, con los de Química, Literatura, de la Paz y Economía.