El Nobel de Medicina 2026 es para la optogenética: controlar el cerebro con luz

Deisseroth, Hegemann y Nagel lograron insertar en neuronas una proteína de alga que se activa con luz en milésimas de segundo y activa o desactiva las neuronas

Imagen: El Premio Nobel de Fisiología o Medicina de este año ha sido otorgado a Karl Deisseroth, Peter Hegemann y Georg Nagel. Stanford Health Care/AIChE

Un paciente que llevaba cuarenta años sin ver localizó objetos sobre una mesa y los contó. Lo consiguió gracias a unas gafas especiales y a una proteína tomada de un alga verde microscópica que le habían introducido quirúrgicamente en la retina. Este lunes, la Asamblea Nobel del Instituto Karolinska de Estocolmo ha premiado con el Nobel de Fisiología o Medicina 2026 a los tres científicos que hicieron posible ese momento: Karl Deisseroth (Universidad de Stanford), Peter Hegemann (Universidad Humboldt de Berlín) y Georg Nagel (Universidad de Würzburg). El premio (12 millones de coronas suecas, unos 1,1 millones de euros) reconoce el desarrollo de la optogenética, la técnica que permite encender y apagar neuronas específicas con un haz de luz con una precisión de milisegundos.

El ojo de una alga que responde a la luz en 0,2 milisegundos

El alga unicelular Chlamydomonas reinhardtii posee una mancha sensible a la luz que utiliza para orientarse hacia el Sol y realizar la fotosíntesis. En los años noventa, Peter Hegemann estudió esa mancha mediante registros eléctricos y descubrió algo inesperado: la reacción al destello de luz era extraordinariamente rápida, apenas medio milisegundo. En el ojo humano, la respuesta a la luz implica una cascada de varias proteínas especializadas. El alga, en cambio, parecía resolverlo con una sola. Hegemann propuso que existía una proteína capaz de capturar el fotón y abrir un canal iónico al mismo tiempo, e identificó en las bases de datos genéticas los genes candidatos.

Georg Nagel convirtió esa hipótesis en certeza. En el Instituto Max Planck de Biofísica de Fráncfort expresó los genes descubiertos por Hegemann en óvulos de rana Xenopus laevis, el sistema experimental habitual para estudiar canales iónicos. Los resultados confirmaron la predicción de Hegemann. La proteína, a la que bautizaron como channelrhodopsina-2, reaccionaba a la luz azul en apenas 0,2 milisegundos y dejaba pasar iones de sodio y calcio al interior celular. Esa velocidad, veinte veces superior a la de los fotorreceptores del ojo humano, la convertía en un candidato excepcional para controlar células con pulsos de luz.

Un gen de alga introducido en una neurona de ratón

Karl Deisseroth, psiquiatra e investigador en Stanford, comprendió el alcance de ese canal para la neurociencia. Las neuronas se comunican mediante señales eléctricas. Activarlas con luz en milisegundos significaba poder estudiar los circuitos del cerebro con una precisión sin precedentes. En 2005, Deisseroth y su equipo introdujeron el gen de la channelrhodopsina-2 en neuronas de rata cultivadas y comprobaron que la luz azul disparaba señales nerviosas de forma fiable. Dos años después, en 2007, lo llevaron a ratones vivos. Insertaron la proteína en neuronas motoras del córtex y tendieron fibras ópticas hasta el interior del cerebro del animal. Al encender el láser, el ratón movía los bigotes de forma específica y predecible.

La técnica recibió el nombre de optogenética en 2006. La channelrhodopsina actúa exclusivamente en las células en las que se ha introducido el gen. Gracias a vectores virales diseñados con precisión, es posible dirigirse a un tipo celular concreto dentro del cerebro con una resolución imposible para cualquier fármaco o electrodo. «La optogenética ofrece oportunidades para cartografiar el cerebro de una manera que antes solo podíamos soñar», declaró Per Svenningsson, presidente del Comité Nobel.

Un mapa del cerebro trazado circuito a circuito

Desde 2007, la optogenética se ha convertido en el estándar de oro de la neurociencia básica. Los investigadores han identificado con esta técnica los circuitos cerebrales que controlan la memoria del miedo, el sueño, la sed, el dolor, los comportamientos sociales y la agresividad. En el laboratorio de Deisseroth se han modelado la depresión, la esquizofrenia y la enfermedad de Alzheimer. Gracias a la optogenética, es posible activar o silenciar un tipo concreto de neurona en un momento concreto y observar qué conducta desaparece o qué síntoma se alivia, algo inaccesible con los fármacos o la estimulación eléctrica convencional. Deisseroth colaboró con Susumu Tonegawa en experimentos que reactivaron recuerdos de miedo en ratones, demostrando que los engramas de memoria son circuitos físicos que pueden encenderse con luz.

Un paciente ciego durante 40 años localiza objetos sobre una mesa

La optogenética ha dado sus primeros pasos clínicos en la retinitis pigmentosa, una degeneración progresiva de los fotorreceptores de la retina que conduce a la ceguera. Investigadores introdujeron el gen de la channelrhodopsina en las células ganglionares de la retina de pacientes que habían perdido los fotorreceptores. Los participantes usan unas gafas con cámaras que captan el entorno y proyectan pulsos de luz sobre la retina. En 2021, Nature Medicine recogió el caso de un paciente que llevaba cuarenta años sin ver. Con el sistema combinado de gen y gafas fue capaz de localizar objetos sobre una mesa y contarlos. Cuatro empresas de biotecnología tienen ensayos clínicos en marcha con esta estrategia. Nanoscope Therapeutics solicita ya la aprobación de la FDA.

El Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2026 llega dos décadas después del primer experimento de Deisseroth con neuronas de rata. El recorrido que va de un alga de agua dulce al laboratorio de un psiquiatra y de ahí a la retina de un paciente ciego ilustra cómo la ciencia básica más alejada de cualquier aplicación puede cambiar la vida de las personas. «Es principalmente una herramienta para la investigación básica», admitió un miembro del Comité Nobel, «pero resultará de enorme importancia para comprender las enfermedades del cerebro».

REFERENCIA

• Channelrhodopsin-2, a directly light-gated cation-selective membrane channel. Nagel G et al. PNAS, 2003.
• Millisecond-timescale, genetically targeted optical control of neural activity. Boyden ES et al. Nature Neuroscience, 2005.

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