Cómo el estudio de una simple alga llevó al desarrollo de una revolucionaria técnica para comprender el funcionamiento del sistema nervioso
¿Qué tienen en común una pequeña alga unicelular y nuestro cerebro? A primera vista, casi nada. Sin embargo, el estudio de cómo estas algas responden a la luz condujo a uno de los avances más revolucionarios de la neurociencia moderna: la optogenética, una técnica que permite controlar la actividad de células nerviosas utilizando luz.
El 5 de septiembre pasado, el Comité Nobel anunció la concesión del Premio Nobel de Fisiología o Medicina a los Dres. Karl Deisseroth, Peter Hegemann y Georg Nagel, en reconocimiento a sus descubrimientos sobre los canales iónicos activados por la luz y al desarrollo de la optogenética.
Este descubrimiento nació de la curiosidad por responder a una pregunta aparentemente sencilla: ¿cómo responden las algas a la luz? Sin embargo, la búsqueda de una respuesta fue mucho más allá de comprender el comportamiento de estos organismos microscópicos y terminó dando origen a una de las herramientas más revolucionarias de la neurociencia moderna.
La optogenética transformó nuestra capacidad para estudiar el sistema nervioso al permitir activar o inhibir grupos específicos de neuronas con una precisión sin precedentes. Gracias a esta herramienta, los investigadores pueden explorar cómo los circuitos neuronales participan en funciones tan complejas como la memoria, las emociones, la motivación y la conducta, y cómo sus alteraciones contribuyen a enfermedades neurológicas y psiquiátricas. Pero la historia no termina en el laboratorio. El conocimiento generado a partir de estos descubrimientos también está impulsando el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas. Entre ellas se encuentran enfoques destinados a restaurar parcialmente la función visual en personas con determinados tipos de ceguera, demostrando cómo una observación aparentemente sencilla en un organismo microscópico puede terminar abriendo nuevas posibilidades para tratar enfermedades humanas.
Durante la década de 1990, Peter Hegemann y Georg Nagel trabajaron para comprender cómo una pequeña alga unicelular, Chlamydomonas, podía detectar la luz y utilizarla para orientarse y desplazarse hacia ella. La búsqueda de la respuesta los llevó a descubrir una proteína extraordinaria: la canalrodopsina (channelrhodopsin). Los investigadores demostraron que esta proteína actúa como un canal iónico activado directamente por la luz azul. Cuando la luz incide sobre la canalrodopsina, el canal se abre y permite el paso de iones cargados a través de la membrana celular. Este movimiento de cargas genera, de manera prácticamente instantánea, una señal eléctrica dentro de la célula. Pero había algo aún más sorprendente: la canalrodopsina podía conservar esta capacidad de responder a la luz incluso cuando era introducida en otro tipo de célula. Esta propiedad sería fundamental para el desarrollo de la optogenética, ya que significaba que una proteína proveniente de un organismo tan sencillo como un alga podía utilizarse para hacer que otras células respondieran a la luz. Este descubrimiento abrió la puerta a una nueva forma de estudiar y controlar la actividad de las células nerviosas.
Karl Deisseroth: Logró introducir el gen de la canalrodopsina dentro de neuronas vivas (inicialmente de ratas) mediante ingeniería genética. Al hacerlo, transformó la proteína del alga en un interruptor óptico de alta velocidad. En su histórico trabajo publicado en 2005, demostró que al iluminar estas neuronas modificadas con pulsos de luz azul, se podían encender o apagar circuitos específicos en cuestión de milisegundos, controlando así el comportamiento y las funciones cerebrales de forma selectiva.
En resumen, Hegemann y Nagel hallaron las piezas de construcción en la naturaleza, mientras que Deisseroth diseñó la tecnología médica que hoy permite mapear el cerebro humano con una precisión sin precedentes.
Autor de la Nota: Prof. Dr. Alfredo Cáceres
Investigador Superior del CONICET
CIMETSA IUCBC, U.A. CONICET
