El Instituto Karolinska ha reconocido el trabajo pionero en el campo de la neurociencia al otorgar el Premio Nobel de Medicina 2026 a los 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 labor ha sido fundamental en el desarrollo de la optogenética, una técnica innovadora que permite activar o desactivar células nerviosas específicas en un cerebro vivo utilizando luz.
Per Svenningsson, presidente del Comité Nobel de Medicina, destacó que este método “ofrece oportunidades para mapear el cerebro de una manera que antes solo podíamos soñar” y subrayó su potencial para facilitar la comprensión de uno de los órganos más complejos del cuerpo humano, así como para explorar nuevas posibilidades en el tratamiento de diversas enfermedades neurológicas.
Interdisciplinariedad en la investigación
La concesión del Nobel no solo celebra los avances técnicos, sino también la colaboración entre diferentes disciplinas, dado que los fundamentos que llevaron a la creación de la optogenética provienen de investigaciones en microbiología. Peter Hegemann, a finales del siglo XX, comenzó a investigar cómo el alga unicelular Chlamydomonas detecta y reacciona a la luz, desplazándose hacia ella a una velocidad notablemente mayor que la capacidad de reacción del ojo humano.
Investigaciones previas habían identificado la presencia de una «mancha ocular» en Chlamydomonas, un pequeño punto que contiene retinal, una molécula capaz de captar luz. Hegemann utilizó electrodos diminutos para medir las señales eléctricas generadas por el alga, descubriendo que podía producir un impulso eléctrico en aproximadamente 0.5 milisegundos tras la recepción de luz, lo que era mucho más rápido que la respuesta del ojo humano, que tarda al menos 10 milisegundos.
Del descubrimiento inicial a la optogenética
El investigador propuso que el mecanismo de detección de luz en el alga era más simple que el del ojo humano, sugiriendo que un grupo específico de proteínas actuaba como un canal iónico. A principios de los años noventa, Hegemann planteó que estas proteínas eran responsables de captar la luz y, aunque su hipótesis generó controversia en ese momento, se inició el camino hacia la validación de su teoría.
Intentando aislar las proteínas fotosensibles, Hegemann encontró que estos elementos se volvían inestables al ser extraídos de su entorno natural. Sin embargo, el secuenciamiento del ADN de Chlamydomonas por un grupo de investigadores japoneses permitió identificar dos genes con características similares a las proteínas fotosensibles. Para verificar su función, Hegemann se unió a Georg Nagel, quien diseñó un experimento que introducía copias de los genes en óvulos de rana, lo que llevó a la producción de proteínas en la membrana celular.
Confirmando la función de las proteínas
Nagel iluminó las proteínas generadas y descubrió que ambas actuaban como canales iónicos, abriéndose al recibir luz, lo que permitió el paso de iones cargados positivamente a través de la membrana, generando así una señal eléctrica. Este fenómeno ocurría en solo 0.2 milisegundos, confirmando que la velocidad observada originalmente en Chlamydomonas se debía a la acción directa de un canal iónico activado por luz.
Finalmente, Hegemann y Nagel validaron su hipótesis al introducir el gen de la canalrodopsina-2 en células renales humanas y de hámster, que, al ser iluminadas, comenzaron a generar señales eléctricas, mostrando que podían ser controladas por la luz.
El impacto en la neurociencia
Este descubrimiento sentó las bases para el desarrollo de la optogenética, una herramienta que Hegemann concibió para controlar células nerviosas específicas en un cerebro vivo, con el objetivo de mejorar la comprensión de las funciones cerebrales y abrir nuevas rutas para el tratamiento de trastornos como la depresión, el autismo y la esquizofrenia. Por su parte, Deisseroth se centró en encontrar métodos para generar impulsos eléctricos en neuronas, utilizando la canalrodopsina-2 en células nerviosas de rata, lo que permitió observar reacciones inmediatas al ser iluminadas.
A partir de 2006, Deisseroth, Hegemann y Nagel colaboraron para ampliar el repertorio de proteínas que podían activar o desactivar neuronas a través de diferentes longitudes de onda de luz, consolidando así la optogenética como un método revolucionario en la investigación neuronal. La gran ventaja de esta técnica es su precisión genética, permitiendo que solo neuronas con características moleculares específicas respondan a la luz, mientras que otras continúan funcionando normalmente.
Avances significativos en la investigación clínica
Los logros de estos científicos han permitido el desarrollo de experimentos que demuestran la eficacia de la optogenética. Un notable ejemplo ocurrió en 2007, cuando el equipo introdujo el gen de la canalrodopsina-2 en neuronas de la corteza motora de ratones. Al exponer estas células a luz a través de una fibra óptica, los investigadores lograron controlar el movimiento de los bigotes de los roedores, así como explorar estados de vigilia y memoria.
El Comité Nobel ha reconocido el impacto de estos descubrimientos en el avance de la neurociencia, señalando que la optogenética ha permitido identificar circuitos neuronales que regulan recuerdos y comportamientos, relevantes para trastornos neurológicos y psiquiátricos. Actualmente, la técnica se está utilizando en investigaciones clínicas para intentar restaurar la visión en personas con discapacidades visuales, marcando así un hito significativo en la intersección entre la biología, la medicina y la tecnología.
