Nobel de Medicina 2026: optogenética, la técnica que empezó con una microalga y luego revolucionó el estudio del cerebro

Tres investigadores que a comienzos de este siglo dieron con la técnica para empezar a trazar un mapa del cerebro con las funciones que gobierna, en lugar de hacerlo solo con datos anatómicos, fueron seleccionados como ganadores del Premio Nobel de Medicina este año. Los descubrimientos de los alemanes Peter Hegemann y Georg Nagel con el estadounidense Karl Deisseroth sentaron las bases de la optogenética, una herramienta que utiliza la luz para activar o inhibir neuronas y revolucionó la investigación de los trastornos neurológicos y psiquiátricos.

“Este método se está utilizando ahora en laboratorios de todo el mundo para revelar los misterios del cerebro”, destacó Thomas Perlmann, secretario general del Comité Nobel de Fisiología o Medicina encargado de seleccionar a los ganadores cada año. Fue el encargado de anunciar los nombres de los premiados en una conferencia de prensa que se pudo seguir online pasadas las 6.30 en la Argentina. “La optogenética ofrece oportunidades para mapear el cerebro de una forma con la que antes solo podíamos soñar”, sumó Per Svenningsson, presidente del comité tras conocerse a los galardonados de este año en la sede del Instituto Carolino, en Estocolmo.

Antes del anuncio, y como cada año, Perlmann fue el encargado de contactar a Hegemann, Nagel y Deisseroth, quienes realizaron sus descubrimientos en los laboratorios del Instituto Max Planck y la Universidad de Stanford. El primero en atender el llamado fue Deisseroth, “que estaba durmiendo, pero se despertó”, relató el secretario del comité. “Los tres estaban muy sorprendidos –continuó–. Y los tres expresaron lo mismo: que era absolutamente maravilloso compartir el premio con sus otros dos colegas”. El galardón incluye un monto a repartir entre los tres que asciende a 1,2 millones de dólares, según se informó.

La optogenética, el avance reconocido en las ciencias de la salud por la Asamblea Nobel del Instituto Carolino, comenzó con una microalga y una pregunta de Hegemann: ¿cómo un alga podía reaccionar tan velozmente (en medio milisegundo) a la luz? La búsqueda de la respuesta desde entonces, a principio de los años 90, lo llevó una década después a descubrir qué les permite a las algas verdes unicelulares Chlamydomonas nadar hacia la luz atraídas por fuentes lumínicas. Así, una idea que científicos habían empezado a postular en la década del 60 para conocer mejor, por ejemplo, cómo se origina la conciencia, se tradujo en realidad en los primeros años de este siglo y terminó por revolucionar el estudio del cerebro.

Hegemann, en el Instituto de Bioquímica de Max Planck, identificó una proteína (canalrodopsina) en la superficie celular del alga capaz de convertir la luz en señales eléctricas. Luego, con Nagel, del Instituto de Biofísica de Max Planck, describieron que eso era posible a través de la apertura de un canal en la membrana celular que permitía que se generara un impulso eléctrico al interior de la célula. Al utilizar esa proteína en otras células, observaron que también se volvían fotosensibles.

Deisseroth, profesor de bioingeniería, psiquiatría y ciencias del comportamiento de la Universidad de Stanford, tomó el trabajo de sus colegas alemanes y dio un paso más: utilizó un virus modificado para introducir el gen de la canalrodopsina en el cerebro de roedores. El material genético de la proteína se lo solicitó a Nagel.

Con su equipo, utilizó pulsos de luz azul para activar señales nerviosas en el cerebro de los animales. Y lo logró, de acuerdo con sus resultados publicados en 2005. Los dos años posteriores diseñó fibras ópticas diminutas y sensibles a la luz implantables para iluminar las células neuronales. Como si fueran un interruptor, activaron neuronas y, por primera vez, investigadores observaron cómo se sucedían funciones o comportamientos asociados con distintos circuitos neuronales. En los ratones, la primera prueba indujo el movimiento de los bigotes.

El método fue adoptado rápidamente en distintos laboratorios en el mundo. “Investigadores han logrado identificar los circuitos neuronales que rigen recuerdos, emociones y comportamientos relacionados con trastornos neurológicos y psiquiátricos. En el campo de la medicina clínica, se está aplicando este método para intentar restaurar la visión en personas con discapacidad visual”, destacó el Comité Nobel. “La optogenética transformó radicalmente nuestra comprensión del cerebro. Cada día surgen nuevos descubrimientos que contribuyen a desentrañar uno de los grandes misterios de la humanidad: el funcionamiento de nuestro extraordinario cerebro”, sostuvieron al fundamentar su decisión.

El año pasado, el Nobel lo adjudicaron a tres científicos que descubrieron cómo el sistema inmunológico se controla a sí mismo para no atacar a las células sanas del organismo. Eso permitió en las dos últimas décadas explorar nuevos enfoques para tratar el cáncer y las enfermedades autoinmunes o mejorar los trasplantes, a modo de ejemplo.

Luis Ignacio Brusco, neurólogo y profesor titular de Fisiología de la Facultad de Ciencias Médicas de la Universidad de Buenos Aires (UBA), destacó el avance “revolucionario” de la optogenética. “El mecanismo utilizado es muy, muy interesante porque implica, primero, poder localizar neuronas específicas a partir de la introducción de genes de las proteínas de membrana que se activan con la luz [por las opsinas]. Esto implica una revolución científica”, señaló el exdecano de la Facultad de Ciencias Médicas de la UBA a LA NACION.

Justamente, en el Manual de Neurofisiología que coescribió con Daniel Cardinalli, repasan los mecanismos descubiertos a partir del mapeo cerebral con este modelo: desde la posibilidad de “localizar estructuras muy específicas para recompensa, memoria, Alzheimer, Parkinson, adicciones”, entre otras más, hasta comprender que existe “un idioma neurológico” que se puede traducir a través de la activación de señales eléctricas por la acción de la energía lumínica.

“Lo revolucionario está en poder introducir a la membrana celular proteínas específicas de otros seres muy primitivos [por las algas unicelulares], conseguir que puedan observarse distintas áreas del cerebro y entender que el mecanismo de traducción siempre concluye en el mismo idioma neuronal: el de esos canales que se abren [por acción de la luz] para que ingrese o salga sodio, calcio o potasio y, eso, active o inhiba (o ambos) mecanismos celulares que nos están sirviendo para comprender los procesos de las enfermedades o el funcionamiento cerebral”.

Con la aplicación de la optogenética, la lista sigue creciendo a partir de estudios en modelos animales (in vivo e in vitro) y tejidos neuronales obtenidos en laboratorio a partir de células madre pluripotenciales humanas -Brusco y colegas de tres instituciones recrearon un modelo humano del Alzheimer-. Así, equipos de distintos centros de investigación lograron identificar los circuitos neuronales asociados con comer, sentir dolor o tener sed o prestar atención, además de los mecanismos que intervienen en la recompensa, el comportamiento social o que controlan el ritmo circadiano o causan fiebre cuando reacciona el sistema inmunológico. También permitió definir mejor características distintivas de la depresión, la ansiedad o la esquizofrenia. En pacientes, ensayos clínicos en curso buscan poder revertir la ceguera por retinitis pigmentosa, una enfermedad que va dañando la capacidad de células oculares (conos y bastones) de responder a la luz.

Quimiogenética, una herramienta cercana

Hace dos años, en la revista de la Facultad de Farmacia y Bioquímica (FFyB) de la UBA, tres investigadores del Conicet –Mariano Boccia, Candela Medina y María Krawcyzk– repasaron el potencial de lo que describieron como “auténticas joyas en la caja de herramientas de investigadores y estudiantes ávidos de comprender los misterios del cerebro”. Una es la galardonada con el Nobel y la otra, la quimiogenética, en la que se reemplaza el uso de la luz azul con sustancias químicas que se administran por diferentes vías para inducir la activación o inhibición neuronal.

“La optogenética es una técnica que realmente aún no se sabe con certezas qué impacto va a tener. Es probable que su aplicación alcance múltiples implicancias. La única evidencia publicada al momento es la asociada con el implante de opsinas, que son sensibles a una determinada longitud de onda de la luz, en una persona con ceguera por retinitis pigmentosa que empezó a ver mejor. También se está aplicando al estudio del dolor o las epilepsias resistentes [a los tratamientos disponibles]”, explicó Boccia, que también es profesor asociado de la cátedra de Farmacología de la FFyB.

Si bien la considera una técnica “más invasiva” que la quimiogenética por la introducción de la fibra óptica para activar o desactivar las neuronas de la estructura cerebral en estudio, señaló que el uso “más interesante” es el que apunta a tratar circuitos neuronales involucrados en la memoria, el aprendizaje, las adicciones y otros procesos. “Permite dirigir las opsinas a distintos tipos de neuronas sobre las que permite intervenir, ya sea prendiéndolas o apagándolas, y sugerir que ese grupo neuronal estaría involucrado en el proceso que se está investigando”, resumió en diálogo con LA NACION.

En el Instituto de Tecnología Farmacéutica y Biofarmacia (Intecfyb), Boccia y su equipo aplican la quimiogenética al estudio de la memoria: desde cómo se forma hasta qué neuromoduladores participan en todos los procesos cerebrales relacionados. Una de las líneas de investigación en la que se destaca su laboratorio es el papel de la acetilcolina, un neurotransmisor que disminuye con el Alzheimer y tiene que ver con la memoria.

“Imaginemos tratamientos a medida que ajustan minuciosamente la actividad neuronal, ofreciendo soluciones para trastornos neurológicos sin los efectos secundarios de fármacos tradicionales”, escribieron los tres investigadores hace dos años. A futuro, “el dominio de la optogenética y la quimiogenética podría forjar terapias personalizadas, guiando la práctica médica hacia una nueva era de precisión”, plantearon.