Por el desarrollo de una técnica que “sentó las bases de una nueva era en las neurociencias” y podría ayudar a restaurar la visión o la audición, o inspirar tratamientos contra enfermedades como el Parkinson, la depresión y la epilepsia, el Premio Nobel de Fisiología/Medicina de este año fue concedido hoy al psiquiatra estadounidense Karl Deisseroth, profesor de Bioingeniería y de Psiquiatría y Ciencias del Comportamiento en el Instituto Médico Howard Hughes y la Universidad de Stanford; y a los científicos alemanes Peter Hegemann y Georg Nagel, de las universidades Humboldt de Berlín y de Wurzburgo, respectivamente.
La técnica en cuestión, llamada optogenética, “ofrece oportunidades para mapear el cerebro de una manera con la que antes solo podíamos soñar”, afirmó Per Svenningsson, presidente del Comité Nobel de Fisiología/Medicina.
Gracias al aporte de los científicos galardonados, ahora se pueden activar o desactivar circuitos neuronales específicos mediante el uso estratégico de la luz en animales que se pueden mover libremente, lo que está transformando la comprensión del cerebro. Literalmente, la técnica ha permitido iluminar la intimidad de funciones neurológicas superiores.
“Gracias a la optogenética, los investigadores pueden determinar con exactitud qué células nerviosas, dentro de un complejo entramado, controlan diferentes funciones cerebrales. Por ejemplo, se han identificado circuitos neuronales que regulan la percepción del dolor, las conductas sociales, la sed, la ingesta de alimentos, la recompensa y la atención. También se descubrieron células nerviosas responsables de funciones diversas, desde la regulación del ritmo circadiano hasta la generación de fiebre cuando se activa el sistema inmunitario”, destacó el Comité Nobel en un comunicado.
El argentino Alejandro Schinder, que desde 2007 trabaja con optogenética en su laboratorio de la Fundación Instituto Leloir, celebró el reconocimiento.
En diálogo con la Agencia CyTA-Leloir, Alejandro Schinder, investigador superior del CONICET y director del Laboratorio de Plasticidad Neuronal de la Fundación Instituto Leloir (FIL), celebró la elección: “Es un Nobel que se veía venir. La optogenética cambió el paradigma. Fue como un sueño de décadas de las neurociencias hecho realidad… y permitió realizar gran cantidad de descubrimientos impensados”.
Schinder emplea la técnica en su laboratorio desde 2007 para mapear los circuitos en los que se integran las neuronas nuevas que crecen en el hipocampo adulto. “Por aquella época vino a dar una charla a Buenos Aires Stephan Herlitze, un neurocientífico alemán que había trabajado con Hagemann, quien presentó la técnica. Diego Laplagne, que estaba realizando su tesis doctoral en mi laboratorio, conoció a Herlitze en esa oportunidad y consiguió que nos compartiera las herramientas genéticas necesarias para aplicar optogenética en nuestro proyecto. Se trataba de algo muy nuevo, difícil y no teníamos los equipos más adecuados para realizar la estimulación con luz azul que requerían esos experimentos. De todas formas, pudimos utilizar ‘channelrhodopsin’ y obtuvimos resultados muy contundentes. Nos dimos cuenta de que era una herramienta de enorme potencial”.
Un puñado de grupos en Argentina utiliza hoy optogenética en sus investigaciones, incluyendo el que dirige Emilio Kropff también en la FIL; Gustavo Murer, del Instituto de Fisiología y Biología Bernardo Houssay (IFIBIO) de la Facultad de Medicina de la UBA; Emiliano Marachlian, del Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias (IFIBYNE); Juan Goutman, del Instituto de Investigaciones en Ingeniería Genética y Biología Molecular (INGEBI) entre otros.
Una revolución nacida de la curiosidad
La historia de esta herramienta nació con una pregunta que, en su momento, podría haber parecido exenta de aplicaciones prácticas médicas: ¿cómo hace un alga unicelular (Chlamydomonas) para nadar hacia una fuente de luz, una propiedad conocida como fototropismo? A principios de la década de 2000, Hegemann y Nagel, quienes entonces trabajaban respectivamente en los Institutos Max Plack de Bioquímica y de Biofísica, hallaron la respuesta: una proteína ubicada en la superficie del alga, canalrodopsina, abría un canal que permite el ingreso a la célula de iones cargados cuando era iluminada con luz azul, generando un impulso eléctrico. Los científicos constataron luego que la introducción de esta proteína en cualquier tipo de célula la volvía sensible a la luz.
Las implicaciones fueron casi inmediatas. En 2005, Deisseroth introdujo el gen de esa proteína en células nerviosas de ratas y logró gatillar una señal nerviosa al iluminarlas. En 2006, la técnica fue bautizada como optogenética. Y en 2007, el mismo investigador estadounidense consiguió que ese “interruptor controlado” funcionara en el cerebro de roedores vivos. La aplicación y las publicaciones sobre esta metodología crecieron desde entonces exponencialmente, siendo designada en 2010 como “técnica del año” por la revista interdisciplinaria Nature Methods.
“La idea general de la optogenética es lograr que las neuronas de un sitio específico del cerebro produzcan suficientes proteínas sensibles a la luz, llamadas opsinas. Luego se activan dichas proteínas con una determinada luz hacia estos sitios del cerebro, permitiendo modular la actividad de estas neuronas. El cambio en la actividad neuronal permite ‘modificar’ la conducta del animal y, de este modo, estudiarla”, señaló en un artículo publicado en 2017 en la revista “Investigación y Ciencia” un equipo liderado por Mariano Boccia, profesor de Farmacología e investigador del CONICET en el Instituto de Tecnología Farmacéutica y Biofarmacia de la Facultad de Farmacia y Bioquímica de la UBA.
“La principal ventaja de optogenética es que permite prender y apagar neuronas a voluntad con una precisión de milisegundos, sin tocar las células vecinas. Si uno quiere entender cómo funcionan circuitos en el cerebro o incluso cómo funcionan otros órganos, es apasionante”, añadió Boccia a la Agencia CyTA-Leloir, aunque aclaró que un enfoque relacionado menos invasivo (quimiogenética) usado por su grupo también puede producir una activación selectiva similar mediante el uso de fármacos dirigidos a receptores artificiales.
Según destacó el Comité Nobel, el método ha permitido comprender mejor las características distintivas de trastornos psiquiátricos y neurológicos como la depresión, la ansiedad, la esquizofrenia, la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Parkinson. Y también ha sido empleada como terapia médica para restaurar la visión en pacientes que sufren una enfermedad que destruye los conos y bastones de la retina, retinitis pigmentosa, así como brinda esperanzas para mejorar los implantes cocleares.
“Hay también un mensaje claro aquí: los grandes avances de la ciencia generalmente nacen de preguntas básicas que, de manera inesperada, pueden generar una revolución en el conocimiento luego de un tiempo que es impredecible, a veces de muy pocos años”, reflexionó Schinder.
Fuente: Agencia CyTA-Leloir.
