Premio Nobel de Medicina 2026: Un Hito en la Neurociencia
El Instituto Karolinska ha otorgado el Premio Nobel de Medicina 2026 a tres destacados investigadores: Karl Deisseroth, de la Universidad de Stanford; Peter Hegemann, de la Universidad Humboldt de Berlín; y Georg Nagel, de la Universidad de Würzburg. Su trabajo pionero ha sido fundamental en el desarrollo de la optogenética, una innovadora técnica que permite activar y desactivar células nerviosas específicas en un cerebro vivo mediante la aplicación de luz.
Per Svenningsson, presidente del Comité Nobel de Medicina, ha destacado que este método «ofrece oportunidades para mapear el cerebro de una manera que antes solo podíamos soñar». Esta técnica no solo mejora la comprensión de uno de los órganos más enigmáticos del cuerpo humano, sino que también abre nuevas perspectivas para el tratamiento de diversas enfermedades y trastornos neurológicos.
Este reconocimiento celebra la convergencia de múltiples disciplinas, dado que los descubrimientos que dieron origen a la optogenética provienen de investigaciones en microbiología. A finales del siglo XX, Peter Hegemann comenzó a explorar cómo el alga unicelular Chlamydomonas detecta y responde a la luz, desplazándose hacia ella a una velocidad notablemente superior a la capacidad del ojo humano.
El Origen de la Optogenética en el Estudio de un Alga
Investigaciones previas habían revelado que Chlamydomonas percibe la luz a través de una «mancha ocular», un pequeño punto en su superficie que contiene retinal, una molécula sensible a la luz. Hegemann utilizó electrodos diminutos para medir las señales eléctricas generadas por el alga y profundizó en su capacidad de respuesta. Los hallazgos mostraron que el organismo puede generar un impulso eléctrico en aproximadamente 0.5 milisegundos tras la exposición a la luz, una velocidad considerablemente más rápida que la del ojo humano, que tarda al menos 10 milisegundos en reaccionar.
Hegemann argumentó que el mecanismo de detección de luz en el alga era más simple que el del ojo humano y, a principios de los años noventa, propuso que un único grupo de proteínas era responsable de esta función, actuando como un canal iónico. Su teoría generó cierta controversia, ya que, aunque se conocían diversos canales iónicos, ninguno había demostrado la capacidad de responder directamente a la luz.
Para validar su hipótesis, Hegemann intentó aislar las proteínas fotosensibles de la mancha ocular. Sin embargo, al extraerlas de su entorno natural, estas proteínas se volvían inestables. Posteriormente, un grupo de investigadores japoneses logró secuenciar el ADN completo de Chlamydomonas, lo que permitió a Hegemann identificar dos genes que se asemejaban a las proteínas fotosensibles.
Descubrimientos que Revolucionaron la Neurociencia
El siguiente paso consistió en investigar la función de estos genes como canales iónicos. Hegemann colaboró con Georg Nagel, quien diseñó un modelo experimental para introducir copias de cada uno de los genes en diferentes grupos de óvulos de rana. Al hacerlo, los óvulos comenzaron a producir las proteínas correspondientes, que se localizaron en la membrana celular. Posteriormente, Nagel realizó un segundo experimento iluminando las proteínas generadas, lo que reveló que ambos grupos de proteínas funcionaban como canales iónicos que se abrían al recibir luz, denominándolos canalrodopsina-1 y canalrodopsina-2. Este último resultó ser crucial para los desarrollos posteriores en optogenética.
La efectividad del mecanismo quedó evidenciada al iluminar la canalrodopsina-2, lo que permitió la entrada de iones cargados positivamente a través de la membrana celular, generando así una señal eléctrica en un tiempo de solo 0.2 milisegundos. Este descubrimiento confirmaba que la velocidad observada en Chlamydomonas se debía a la acción de un canal iónico activado por la luz.
Finalmente, Hegemann y Nagel validaron su hipótesis al introducir el gen de la canalrodopsina-2 en células renales humanas embrionarias y células renales de hámster. En ambos casos, las células, que normalmente no respondían a la luz, adquirieron la capacidad de generar una señal eléctrica cuando eran iluminadas.
Implicaciones de la Optogenética en el Estudio del Cerebro
Así, propusieron que esta proteína podía ser utilizada para generar impulsos eléctricos en células mediante luz. Mercè Masana, profesora asociada de la Universidad de Barcelona, ha señalado que «el descubrimiento de los canales iónicos activados por la luz y su aplicación para controlar con precisión la actividad de neuronas específicas revolucionó nuestra capacidad para estudiar el cerebro y comprender cómo funcionan sus circuitos».
El trabajo de Hegemann y Nagel sentó las bases biológicas para el desarrollo de la optogenética. Hegemann buscaba un método para controlar células nerviosas específicas en un cerebro vivo, con la esperanza de ampliar el entendimiento de las funciones cerebrales y explorar nuevas vías para tratar enfermedades como la depresión y el autismo.
Deisseroth, por su parte, se centró en encontrar una herramienta para generar impulsos eléctricos en neuronas. Tras el descubrimiento de la canalrodopsina-2, solicitó a Nagel el ADN que codificaba la proteína y la introdujo en células nerviosas de ratas cultivadas en laboratorio. En este experimento, las neuronas produjeron canalrodopsina-2 y, al ser iluminadas con luz azul, generaron inmediatamente una señal nerviosa que se propagaba a otras neuronas. Este resultado, obtenido en 2005, fue clave para consagrar la canalrodopsina como una herramienta esencial en la investigación neuronal.
Nuevas Fronteras en la Investigación Neurológica
En los años siguientes, Deisseroth, Hegemann y Nagel colaboraron para identificar otras proteínas capaces de activar o desactivar neuronas mediante diferentes longitudes de onda de luz, metodología que en 2006 fue bautizada como optogenética. «Gracias a la optogenética, hoy en día se pueden activar o inhibir poblaciones neuronales específicas, simplemente iluminándolas con luz a la longitud de onda correcta», explica Nicolò Accanto, responsable del grupo de Fotónica no lineal para la Neurociencia en el Instituto de Bioingeniería de Cataluña. «Su gran ventaja es la precisión genética que permite expresar proteínas sensibles a la luz solo en neuronas que comparten una determinada identidad molecular, lo que nos permite controlar su actividad mientras las demás neuronas funcionan con normalidad».
La efectividad de esta técnica ha sido demostrada en diversos experimentos. En 2007, por ejemplo, el equipo introdujo el gen de la canalrodopsina-2 en neuronas específicas de la corteza motora de ratones vivos. Al exponer estas células a la luz a través de una fibra óptica delgada insertada en el cerebro, los investigadores lograron generar una señal nerviosa que les permitió controlar el movimiento de los bigotes de los roedores. Esta técnica también ha sido utilizada con éxito para investigar el estado de vigilia y la memoria.
El trabajo conjunto de estos tres científicos fue considerado por el Comité Nobel como el inicio de una nueva era en la neurociencia, abriendo caminos para el estudio del funcionamiento del cerebro vivo. «Gracias a la optogenética, los investigadores han podido descubrir circuitos neuronales que rigen recuerdos, sentimientos y comportamientos específicos relevantes para trastornos neurológicos y psiquiátricos. En medicina clínica, los investigadores están utilizando este método para intentar restaurar la visión en personas con discapacidad visual», concluye la Asamblea Nobel del Instituto Karolinska en un comunicado.
Más historias
El Uso Excesivo de Celulares en Jóvenes: ¿La Causa de 1 de Cada 5 Casos de Depresión?
Caminatas Diarias: Cómo Transforman el Cerebro y Mejoran la Salud Mental en Adolescentes, según un Estudio Revelador
¿Tienes inmunidad ante la próxima pandemia si te vacunaste o tuviste COVID-19? Descubre la verdad aquí.