A principios de los noventa, en una caja de Petri con agua, una mancha verde fue la protagonista de un hallazgo histórico. El investigador alemán Peter Hegemann iluminó el líquido y observó cómo ese cúmulo de color comenzaba a moverse: eran algas unicelulares, de apenas 15 milésimas de milímetro, que nadaban hacia la luz.
Mientras que el ojo humano tarda 10 milisegundos en procesar una imagen, estos organismos responden 20 veces más rápido. Ante esto, Hegemann se preguntó: ¿cómo un espécimen sin cerebro reacciona a la luz más rápido que nosotros? La respuesta no solo abriría un campo completamente nuevo en la investigación médica; tres décadas después, también le valdría el Premio Nobel.
El interruptor de las neuronas
El pasado 5 de octubre, la Asamblea Nobel del Instituto Karolinska otorgó el Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2026 a Hegemann, de la Universidad Humboldt de Berlín; a Georg Nagel, de la Universidad de Wurzburgo, y a Karl Deisseroth, de la Universidad de Stanford, “por sus descubrimientos sobre los canales iónicos regulados por la luz y la optogenética”, una técnica que permite encender y apagar neuronas con luz en un cerebro vivo.
La optogenética consiste en introducir en una neurona el gen de una proteína sensible a la luz. De este modo, la célula responde al estímulo de, por ejemplo, una lámpara LED; en términos sencillos, es la transferencia de habilidades únicas de un organismo a otro.
“Pero específicamente aquí, la capacidad de esta alga –permitir el paso de iones con carga eléctrica– es introducida en músculos o neuronas”, señala Guillermo Herrera-Arcos, investigador mexicano en el Instituto Tecnológico de Massachusetts en Cambridge, Estados Unidos, quien desarrolla prótesis para ser controladas con la luz y terapias de rehabilitación basadas en la optogenética.
Su valor está en lo que permite demostrar. Antes, explica Herrera-Arcos, los neurocientíficos ponían a un animal a realizar una actividad, por ejemplo, recoger objetos, caminar o comunicarse. Posteriormente, observaban qué neuronas se activaban a través del uso de imágenes o resonancias magnéticas.
“Si un ratón mostraba ansiedad y cierto grupo de células se encendía, se asumía que estaban relacionadas con esa actividad. Era una forma medio indirecta de saber”, dice.
La optogenética invirtió el experimento. Primero colocaron las proteínas sensibles a la luz en las neuronas de los animales y posteriormente observaron cuáles eran las respuestas. Esto permite obtener mediciones en tiempo real sin hacer inferencias.
Del alga a la rana, de la rana al cerebro
La optogenética nació entre escepticismo y dudas. Cuando Hegemann propuso que una sola proteína hacía dos trabajos: captar la luz y reaccionar ante ella de forma rápida y eficiente, sus colegas lo cuestionaron, pues no se conocía de un organismo que pudiera tener esas capacidades y, además, pasarla a otro individuo.
Pero en el 2000, investigadores japoneses publicaron datos de miles de genes del alga Chlamydomonas y el grupo de Hegemann encontró dos que se parecían a los que estaban buscando. Las tomaron y fueron enviadas a Georg Nagel, en Fráncfort, quien las implantó en óvulos de rana y observó que estas células de anfibio respondían a la luz.
Los resultados fueron publicados en 2003, señalando que la incrustación genética era posible, así que Karl Deisseroth, un psiquiatra que quería entender las enfermedades de sus pacientes y necesitaba controlar neuronas en un cerebro vivo de manera mínimamente invasiva, le escribió a Nagel para pedirle el ADN.
Primero se hicieron pruebas en animales con resultados eficaces, pues los investigadores insertaron una fibra óptica en el cerebro de un ratón y lograron no sólo mover con estímulos de luz sus bigotes, sino que, además, midieron las regiones del cerebro que se activaron.
Del laboratorio a la clínica, el siguiente reto
Con la optogenética se han identificado regiones y circuitos que gobiernan el dolor, la sed, el hambre, la recompensa, la atención y el sueño. La técnica también ha servido para estudiar depresión, ansiedad, esquizofrenia, Alzheimer y Parkinson, según el comité del Nobel.
No obstante, su aplicación como tratamiento médico aún está en etapas iniciales. “En el campo clínico todavía no ha crecido tanto; es hacia donde apuntamos en distintas áreas, pero queda un camino muy largo por recorrer”, reconoce Herrera-Arcos.
El especialista señala que el caso más citado es la retinosis pigmentaria, una enfermedad hereditaria que destruye las células de la retina que captan la luz. En 2021, médicos inyectaron en el ojo de un paciente ciego un virus con el gen de una proteína similar a la canalrodopsina –presente en las algas—. Con unos lentes especiales, el paciente pudo distinguir y tomar objetos sobre una mesa.
Aunque todavía hay diversos ensayos clínicos en marcha, “el obstáculo principal es físico, la luz no puede penetrar el tejido de manera muy fácil”, explica el investigador. En el cerebro hay que abrir el cráneo e implantar una fuente de luz, lo que complica su uso en personas, además de que, al tratarse de cruza genética, “hay límites éticos que se salen de un sólo campo de investigación”, añade.
Por eso Herrera-Arcos ve dos caminos. Uno es aplicar la técnica directamente donde la luz sí llega, como el ojo. O en su propio campo: en prótesis para que sean de mayor calidad y más tecnológicas, así como en terapias de recuperación donde se invade mínimamente el cuerpo humano.
SNGZ