El Premio Nobel en Medicina 2006 ha sido concedido a tres investigadores cuyos hallazgos en optogenética perfilan la posibilidad, en un futuro cercano, de cura para afecciones neuronales y del sistema nervioso, así como restaurar parcialmente funciones perdidas, como la percepción visual en personas con discapacidad visual, o, en el caso del Mal de Parkinson, de inhibir circuitos neuronales y controlar los movimientos involuntarios.
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En un futuro cercano, la luz podrá curar afecciones neuronales y del sistema nervioso, trastornos psiquiátricos y mapear el cerebro como nunca antes; la posibilidad de activar o inhibir la actividad de neuronas mediante luz abre una nueva era en el estudio del cerebro.
Esa es la promesa general de la optogenética, técnica que se ha desarrollado en cerca de un par de décadas y que este 2026 fue reconocida con el Premio Nobel de Medicina, que será entregado a los investigadores Karl Deisseroth, Peter Hegemann y Georg Nagel.
La optogenética parece sacada de una historia de ciencia ficción elaborada a partir de microorganismos, aderezada con algo parecido a la magia y con el potencial para el control mental y soluciones milagrosas.
El premio, anunciado el 5 de octubre por la Asamblea Nobel del Instituto Karolinska, distingue los hallazgos sobre los canales iónicos sensibles a la luz y el desarrollo de esta herramienta, que ha contribuido a investigar cómo el cerebro produce recuerdos, emociones y comportamientos.
Sus aplicaciones también abren posibilidades para el tratamiento de enfermedades neurológicas y la recuperación de funciones como la visión. La importancia de esta tecnología radica en su capacidad para intervenir de manera selectiva en el sistema nervioso y observar qué ocurre cuando se modifica la actividad de determinadas células.
“La optogenética llega como una herramienta de apoyo para ayudar a entender mejor el comportamiento del cerebro”, comenta Ricardo Morales Carbajal, investigador de la Universidad Autónoma de Baja California (UABC) especializado en neuroingeniería y optogénetica.
De las algas a las neuronas
La historia de la optogenética comenzó con una pregunta aparentemente sencilla: ¿cómo consigue un organismo microscópico orientarse hacia la luz?
A principios de los años 2000, Peter Hegemann y Georg Nagel identificaron una proteína llamada canalrodopsina en “Chlamydomonas”, un alga unicelular capaz de desplazarse hacia una fuente luminosa.
La proteína, localizada en la superficie de la célula, tiene una propiedad extraordinaria: cuando recibe luz azul, abre un canal que permite el paso de iones y genera una señal eléctrica.
El hallazgo permitió imaginar que esa misma propiedad podía aprovecharse para controlar la actividad de otras células. Si la información genética responsable de producir la proteína se introducía en una neurona, esta también podía volverse sensible a la luz.
“La optogenética consiste en crear células zombis o células mutantes que infectan cierto tipo de neuronas, que se hacen fotosensibles como si fueran unas plantitas que se activan con la luz”, explica Ricardo Morales.
Karl Deisseroth llevó esa posibilidad a la práctica. En 2005 publicó un estudio en el que introdujo el gen de la canalrodopsina en neuronas de rata y consiguió activar señales nerviosas mediante iluminación azul; en 2007, el equipo demostró que era posible utilizar el procedimiento en el cerebro de ratones vivos.
Los tres investigadores, cuyas contribuciones sentaron las bases de la optogenética, compartirán el premio de 12 millones de coronas suecas.
Morales Carbajal recuerda que los primeros experimentos con animales mostraron que la luz podía utilizarse para modificar comportamientos específicos. En algunos casos, la activación de determinadas neuronas provocaba que los ratones se desplazaran hacia un lado; al apagar la luz, el movimiento cesaba.
“Con el azul ayudaba a que las neuronas se activaran y empezaran así como que loquitas a trabajar. Y con el amarillo ocurría todo lo contrario”. El investigador se refiere a las proteínas que permiten estimular o inhibir la actividad neuronal.
Aunque la respuesta depende de la proteína empleada, la combinación de herramientas sensibles a distintas longitudes de onda permite controlar circuitos nerviosos de manera diferenciada.
La técnica ha permitido estudiar, por ejemplo, circuitos relacionados con el hambre, el movimiento y determinadas respuestas conductuales. También se han realizado experimentos con tejido cardiaco de animales para explorar cómo la estimulación luminosa puede modificar su actividad.
Optogenética, coordinar una orquesta cerebral
Durante décadas, los investigadores han buscado establecer qué regiones cerebrales participan en funciones como la memoria, las emociones y el movimiento. Sin embargo, identificar una asociación entre una región y una conducta no necesariamente demuestra que la primera sea responsable de la segunda.
La optogenética permite avanzar en esa dirección, al activar o inhibir grupos específicos de neuronas, los científicos pueden observar cómo cambia una respuesta y estudiar las relaciones causales entre la actividad neuronal y el comportamiento.
El comité del Nobel destaca precisamente que esta técnica ha permitido identificar circuitos relacionados con recuerdos, sentimientos y conductas relevantes para trastornos neurológicos y psiquiátricos.
Morales Carbajal propone imaginar el cerebro como una orquesta, en lugar de una serie de departamentos independientes.
“Si hay música de suspenso, entran más los tambores, pero entra todavía el resto de instrumentos más bajito”. La actividad cerebral, señala, depende de la interacción entre múltiples sistemas, incluso cuando algunas regiones tienen un papel más destacado que otras.
La optogenética permite intervenir en determinados componentes de esa orquesta y observar cómo responden los demás. Su valor no consiste en sustituir las herramientas existentes, sino en complementar los métodos que se utilizan para estudiar el sistema nervioso.
Del laboratorio a la clínica
Una de las áreas que despierta mayor interés es la posibilidad de recuperar funciones perdidas a causa de enfermedades o lesiones. Entre las líneas de investigación se encuentra el uso de la optogenética para restaurar parcialmente la percepción visual en personas con discapacidad visual.
El principio consiste en hacer que determinadas células de la retina respondan a la luz, incluso cuando otras células que normalmente cumplen esa función han dejado de hacerlo.
No obstante, recuperar una visión funcional es un desafío complejo: detectar la presencia de luz no equivale a reconstruir la capacidad de reconocer formas, objetos y detalles.
También se estudian posibles aplicaciones relacionadas con los trastornos del movimiento. En el caso del Parkinson, por ejemplo, la posibilidad de inhibir determinados circuitos neuronales podría contribuir a controlar movimientos involuntarios. Otras líneas exploran la estimulación del sistema nervioso para apoyar procesos de rehabilitación muscular.
Sin embargo, estas posibilidades no deben confundirse con tratamientos de uso generalizado. Buena parte de la investigación continúa en fases experimentales, particularmente en modelos animales.
Morales Carbajal advierte que todavía existen obstáculos técnicos importantes. Uno de ellos es que la luz azul y la amarilla no penetran fácilmente en los tejidos. Por ello, algunos estudios exploran el uso de luz infrarroja y nanopartículas capaces de convertirla en longitudes de onda que activen las proteínas.
Además, introducir material genético en las células y garantizar que la intervención sea segura requiere procedimientos especializados y una evaluación rigurosa.
“Yo todavía veo unos 15, 20 años para empezar a verlo ya más clínicamente, más oficialmente”, estima el investigador, al referirse a la incorporación más amplia de estas herramientas a la práctica médica.
Optogenética en México
El reconocimiento del Nobel también pone bajo los reflectores un campo que todavía cuenta con pocos especialistas en el país, de acuerdo con Morales Carbajal, quien pertenece al Programa de Investigadoras e Investigadores por México.
El investigador, cuya formación incluye la ingeniería electrónica y la neuroingeniería, trabaja en una línea que busca aplicar la optogenética en medicina veterinaria, particularmente para estudiar la estimulación del sistema nervioso de las vacas y su relación con la producción de leche.
A su juicio, el desarrollo de esta disciplina requiere financiamiento sostenido, equipamiento especializado y estudiantes que puedan integrarse a equipos de investigación. La colaboración es indispensable para avanzar en experimentos que combinan biología, genética, electrónica y neurociencia.
Morales Carbajal calcula que en México hay alrededor de 10 investigadores que trabajan en esta área, aunque reconoce que se trata de una estimación propia. La disponibilidad de recursos para adquirir materiales y equipos constituye uno de los principales desafíos.
Por ello, considera que el Nobel puede representar una oportunidad para ampliar el interés en la optogenética y facilitar el acceso a apoyos para investigar.
“Creo que ahí los reflectores voltean a ver esta área y va a ser un poquito más fácil que antes el poder darnos a entender cuando son trabajos de optogenética”.
