Premio Nobel de Medicina para Karl Deisseroth, Peter Hegemann y Georg Nagel por la técnica que permite controlar el cerebro con luz

El reconocimiento a los científicos creadores de la optogenética por sentar “las bases de una nueva era en la neurociencia”

El Instituto Karolinska de Estocolmo, en Suecia, ha otorgado este lunes el Premio Nobel de Fisiología o Medicina al estadounidense Karl Deisseroth, de la Universidad de Stanford, y a los alemanes Peter Hegemann, de la Universidad Humboldt de Berlín, y Georg Nagel, de la Universidad de Würzburg, por sus descubrimientos sobre “los canales iónicos activados por luz y la optogenética”. Esta técnica “permite mostrar cómo las células nerviosas moldean los recuerdos, las emociones y los comportamientos en el cerebro vivo”, explica el comité. “Peter Hegemann y Georg Nagel descubrieron una proteína extraordinaria, la canalrodopsina, en un alga unicelular. Karl Deisseroth la transformó dicha proteína en un interruptor controlado por luz para las células nerviosas”, señala el comunicado del Nobel. “Los galardonados han sentado las bases de una nueva era en la neurociencia”, asegura.

La idea que hay detrás del Nobel de Medicina de este año parece de ciencia ficción. Utilizando los hallazgos de los otros galardonados, Deisseroth introdujo las proteínas sensibles a la luz de las algas en algunas células del cerebro de ratones y después utilizó un haz de luz azul que actuaba como un interruptor para encender o apagar las neuronas. El resultado, que publicó por primera vez en 2005, es una herramienta de una precisión extraordinaria para estudiar cómo los circuitos neuronales producen el movimiento, los recuerdos, las emociones o el comportamiento y también para manipularlos. Con esta técnica ya es posible, entre otras cosas, borrar o restaurar recuerdos del cerebro de ratones solo con luz. El trabajo de estos tres científicos ha permitido desarrollar una tecnología que hoy utilizan laboratorios de todo el mundo.

La diferencia fundamental respecto a las herramientas anteriores es la precisión. En lugar de estimular grandes grupos de neuronas, los investigadores pueden seleccionar poblaciones muy concretas y controlarlas en milisegundos, la escala temporal en la que se comunican las neuronas. Por eso la optogenética ha abierto una nueva forma de investigar enfermedades como el párkinson, la epilepsia o la depresión, y de entender fenómenos tan complejos como la memoria, el miedo o la adicción. En medicina, ya hay proyectos para intentar restaurar la visión con esta técnica.

La optogenética es uno de los campos más revolucionarios de la ciencia de las últimas décadas y su desarrollo se debe al trabajo de los científicos premiados con el Nobel hoy, pero también de otros. En 2016, Deisseroth ya había recibido, junto a Edward Boyden y Gero Miesenböck, excluidos hoy, el Premio Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento en Biomedicina por el desarrollo de la optogenética. Aquel jurado destacó que la técnica permitía activar o inactivar neuronas individuales en animales vivos y establecer así una relación causal entre un circuito cerebral concreto y una conducta.

El trabajo de Boyden y Miesenböck es fundamental para el desarrollo de este campo científico. A comienzos de los años 2000, Miesenböck y otros científicos ya habían demostrado que era posible introducir proteínas sensibles a la luz en neuronas y controlarlas. El salto decisivo llegó cuando Deisseroth y Boyden utilizaron las canalrodopsinas de las algas para conseguir un control mucho más potente y preciso de las células nerviosas.

En 2021, en una entrevista en EL PAÍS, Deisseroth describía precisamente cómo los grandes avances científicos que pueden transformar la medicina tienen una genealogía antigua en la que la acumulación de conocimiento fundamental sobre biología a cargo de muchos investigadores, conocidos y desconocidos, desemboca en herramientas con posibles aplicaciones médicas.

“Las raíces más profundas de esto vienen de la botánica. Esto resulta muy sorprendente para muchos: que el entendimiento de nosotros mismos como seres humanos y animales en verdad venga de las plantas. Un científico ruso de mediados del siglo XIX llamado Andréi Famintsyn estudiaba algas en un río de agua dulce. Notó que el alga de una sola célula se podía mover. Si proyectabas una luz brillante, retrocedía un poco y encontraba el nivel de luz que era más adecuado para ella. Las algas hacían eso utilizando unas moléculas que son canales de iones que se activan con luz”, explicaba el investigador de la Universidad de Stanford (EE UU).

“En la optogenética dijimos: hay una proteína que tiene esta planta y está encriptada en el ADN. ¿Qué tal si usamos ese código para ponerlo en una neurona o un grupo de neuronas de un mamífero? Y vimos algunas células que respondían directamente a la luz. Ahora podemos iluminar con fibra óptica y accionar las células que tienen este gen del alga. Podemos utilizar esto en modelos de enfermedades psiquiátricas: ansiedad, adicciones, estados elevados de energía, agresión. Pero nada hubiera sido posible sin un botánico del siglo XIX observando algas”, resumía.

En su edición del año pasado, los premiados fueron los estadounidenses Mary Brunkow y Fred Ramsdell y el japonés Shimon Sakaguchi “por sus descubrimientos sobre la tolerancia inmune periférica”. Los galardonados identificaron a los “guardias de seguridad del sistema inmunológico”, las células T reguladoras, que evitan que el sistema inmune ataque nuestro propio cuerpo, según explicó el comité.

Hasta el momento, el Karolinska ha otorgado 117 premios a 235 científicos, de los que 14 han sido mujeres. Este es el primer galardón que se anuncia esta semana, al que le seguirán el de Física, el martes, y el de Química, el miércoles. Cada premio está dotado con 11 millones de coronas suecas, aproximadamente un millón de euros.