El Premio Nobel de medicina y fisiología 2026 a los desarrolladores de la optogenética

Georg Nagel de la Universidad de Wurzburg y del Instituto Max Planck de Biofìsica, Peter Hegemann de la Universidad Humboldt de Berlin y del Instituto Max Planck de Bioquímica, y Karl Deisseroth psiquiatra y bioingeniero de la Universidad de Stanford y del Instituto Médico Howard Hughes, se les concedió el premio Nobel de medicina y fisiología del 2026, por el descubrimiento de canales iónicos activados por luz y el desarrollo de la optogenética, una técnica con un gran potencial en la neurofisiología y medicina.

Peter Hegemann comienza a estudiar en la década de 1990 la capacidad de orientación hacia la luz del alga unicelular de unas 15 micras, la Chlamydomonareinhardtii, la cual presenta una característica mancha naranja involucrada en la fotorrecepciónpor la presencia de una rodopsina, fotoproteína relacionada con el pigmento visual presente en las células fotorreceptoras de nuestros ojos. Dicha proteína, regula en el alga su desplazamiento, controlando el movimiento de sus dos flagelos ubicados en la parte apical de la célula.

Realizando estudios electrofisiológicosjunto con George Nagel, insertan un microelectrodo en el alga, y detecta corrientes que modifican el potencial eléctrico de la célula al aplicar pulsos de luz, lo cual le permitió inferir que dicha actividad eléctrica se debía a canales que actuaban como vías de paso para cargas eléctricas a través de la membrana de la célula, proteína que denominaron canalrodopsina. Sin embargo, se presentaban una serie de problemas al tratar de aislar la proteína por ser muy inestable, lo cual les dificultaba estudiarel mecanismo molecular involucrado en la activación de la canalrodopsina.

Pero a principios de la década del 2000 investigadores del Instituto Kazusa de Investigación del ADN y de la Universidad de Kioto, publican la secuencia completa del ADN de la Chlamydomonareinhardtii. Lo cual les permite a Nagel y Hegemann, comparar la secuencia reportada con los motivos ya reportados de diferentes canales iónicos, encontrando dos secuencias que denominaron canalrodopsina 1 y 2 respectivamente. El equipo de Hegemann aisló y purificó la secuencia de ADN de ambos canales y Nagel lo insertó en oocitos (huevos) de rana Xenopus laevis obteniendo actividad eléctrica por el paso de iones con carga positiva en el canalrodopsina1 en presencia de luz en rango azul de 480 nm, resultados publicados en Science 2002 y Proceedings National Academic of Science 2003, mientras que en 2003 publican en PNAS la actividad del canal rodopsina 2 regulado por luz en un modelo de célula de mamífero (riñón). 

En 2005 el equipo de Karl Deisseroth publica en Nature Neuroscience un avance en el cual reportan la inserción del canal rodopsina2 en neuronas empleando técnicas de biología molecular y vectores virales, las cuales responden con potenciales de acción al ser estimuladas con luz azul. Posteriormente en 2007 realizan varias publicaciones como la de Nature (abril 2007) que permite la activación o inhibición neural a voluntad con aplicación de luz empleando la canalrodopsina2 para activar la neurona y Halorodopsina (bomba de cloruro de natronomonas) que se activa con luz amarilla inhibiendo la actividad neural. También la de Nature (noviembre 2007) optoestimulación de neuronas involucradas en el proceso de despertar.

La aplicación de la optoestimulación por diversos grupos, han ampliado el panorama de dicha técnica tanto en la determinación precisa de redes neurales como su potencial aplicación en medicina. Un reporte sorprendente es la recuperación parcial de la visión en un ciego con retinosis pigmentaria, en la cual las células receptoras conos y bastones mueren; sin embargo, las células ganglionares y bipolares de la retina perduran. Al aplicar un virus con el pigmento CrimsonR y el empleo de unos lentes que tienen una cámara y luces led a 595 nm de longitud de onda, se logra proyectar en la retina el campo visual. Registros de actividad por encefalogramas se demostró que la corteza cerebral occipital, involucrada en la interpretación de la visión, se activa en el paciente dicha corteza y logra definir los contornos de los objetos.

Si bien el empleo de la optogenética como potencial técnica aplicada en humanos, surgen las críticas de tipo ético que deberán ser evaluadas en cada caso.

Escrito por: Prof. Fernando González