Premio Nobel de Medicina 2026: Reconocimiento a la Optogenética
El Instituto Karolinska ha concedido el Premio Nobel de Medicina 2026 a Karl Deisseroth, de la Universidad de Stanford; Peter Hegemann, de la Universidad Humboldt de Berlín, y Georg Nagel, de la Universidad de Würzburg, en reconocimiento a sus contribuciones fundamentales al desarrollo de la optogenética. Esta innovadora técnica permite la activación y desactivación de células nerviosas individuales en un cerebro vivo mediante la aplicación de luz, abriendo nuevas posibilidades para la comprensión y tratamiento de enfermedades neurológicas.
Per Svenningsson, presidente del Comité Nobel de Medicina, destacó que esta metodología “ofrece oportunidades para mapear el cerebro de una manera que antes solo podíamos soñar”, lo que facilita la exploración de uno de los órganos más complejos del cuerpo humano. Además, este premio resalta la interconexión entre diferentes disciplinas, ya que los descubrimientos que llevaron al avance de la optogenética emergieron de investigaciones en microbiología.
Los Inicios de la Investigación sobre Chlamydomonas
En la década de 1990, Peter Hegemann comenzó a investigar la capacidad de la alga unicelular Chlamydomonas para detectar y responder a la luz, desplazándose hacia ella a una velocidad 20 veces superior a la del ojo humano. Estudios anteriores habían revelado que esta alga percibe la luz a través de una «mancha ocular», un pequeño punto naranja en su superficie que contiene retinal, una molécula capaz de captar luz.
Hegemann utilizó electrodos diminutos para medir las señales eléctricas generadas por el alga, ampliando así el conocimiento sobre su rápida respuesta a la luz. Su investigación demostró que Chlamydomonas podía generar un impulso eléctrico en aproximadamente 0.5 milisegundos tras la exposición a la luz, una reacción notablemente más rápida que la del ojo humano, cuyo tiempo de respuesta es de al menos 10 milisegundos.
La Hipótesis Revolucionaria de Hegemann
Hegemann postuló que la detección de luz en el alga debía ser un proceso más simple que el del ojo humano. En los años noventa, sugirió que un único grupo de proteínas era responsable de captar la luz y actuar como un canal iónico. Sin embargo, su hipótesis generó controversia, ya que, aunque se conocían diversos canales iónicos, ninguno había demostrado poder responder a la luz de forma autónoma.
Para validar su teoría, Hegemann intentó aislar las proteínas fotosensibles de la mancha ocular. No obstante, al extraerlas, estas se volvían inestables. Posteriormente, un equipo japonés secuenció el ADN completo de Chlamydomonas, permitiendo a Hegemann identificar dos genes que compartían características con las proteínas fotosensibles. Con la colaboración de Georg Nagel, crearon un modelo experimental introduciendo copias de estos genes en óvulos de rana, lo que llevó a la producción de proteínas en la membrana celular.
El Descubrimiento de los Canalrodopsinas
Al iluminar las proteínas generadas, Nagel descubrió que funcionaban como canales iónicos que se abrían en respuesta a la luz, denominándolos canalrodopsina-1 y canalrodopsina-2. Este último resultaría crucial para el desarrollo de la optogenética. Al activar la canalrodopsina-2 con luz, se permitió el paso de iones cargados positivamente a través de la membrana, generando una señal eléctrica en solo 0.2 milisegundos y explicando así la extraordinaria rapidez de respuesta observada en Chlamydomonas.
Hegemann y Nagel confirmaron su hipótesis al introducir el gen de la canalrodopsina-2 en células embrionarias humanas y de hámster, logrando que estas generaran señales eléctricas al ser iluminadas, a pesar de que normalmente no responden a la luz.
La Aplicación de la Optogenética en Neurociencia
Este descubrimiento sentó las bases para utilizar la proteína en la generación de impulsos eléctricos en células mediante luz. Mercè Masana, profesora asociada de la Universidad de Barcelona, subrayó que “el descubrimiento de los canales iónicos activados por la luz y su aplicación para controlar con precisión la actividad de neuronas específicas revolucionó nuestra capacidad para estudiar el cerebro y entender cómo funcionan sus circuitos”.
El trabajo de Hegemann y Nagel fue crucial para el avance de la optogenética. Peter Hegemann, en su búsqueda por un método para controlar células nerviosas específicas en un cerebro vivo, se unió a Karl Deisseroth, quien se enfocó en generar impulsos eléctricos en neuronas. Tras el descubrimiento de la canalrodopsina-2, Deisseroth introdujo el ADN de esta proteína en neuronas cultivadas de ratas, logrando que estas respondieran a la luz azul generando señales nerviosas que se propagaban a otras neuronas.
Un Nuevo Horizonte en la Investigación Cerebral
Desde entonces, Deisseroth, Hegemann y Nagel han colaborado para identificar otras proteínas que permiten activar o desactivar neuronas a través de diferentes longitudes de onda de luz, un enfoque que se denominó optogenética en 2006. Nicolò Accanto, responsable del grupo de Fotónica No Lineal para la Neurociencia en el Instituto de Bioingeniería de Cataluña, explicó que “gracias a la optogenética, se pueden activar o inhibir poblaciones neuronales específicas simplemente iluminándolas, permitiendo un control preciso de su actividad”.
La eficacia de esta técnica se ha demostrado en múltiples experimentos. En 2007, investigadores introdujeron el gen de la canalrodopsina-2 en neuronas específicas de la corteza motora de ratones vivos, utilizando una fibra óptica para controlar el movimiento de los bigotes de los roedores mediante estimulación lumínica. La optogenética también ha sido eficaz en estudios sobre el estado de vigilia y la memoria.
Impacto en la Medicina y la Ciencia
El trabajo de estos tres científicos ha sido reconocido por el Comité Nobel como el inicio de una nueva era en la neurociencia, facilitando el estudio del funcionamiento del cerebro vivo. La Asamblea Nobel del Instituto Karolinska enfatizó que “gracias a la optogenética, los investigadores han podido descubrir circuitos neuronales que rigen recuerdos, sentimientos y comportamientos relevantes para trastornos neurológicos y psiquiátricos”, además de utilizar esta metodología en esfuerzos por restaurar la visión en personas con discapacidades visuales.