Imagina manipular los procesos cerebrales con la precisión de un cirujano y explorar los rincones más oscuros del cerebro humano usando simplemente la luz como guía. En este escenario aparentemente sacado de una obra de ciencia ficción, la optogenética ha emergido como una tecnología revolucionaria que desafía los límites de lo que sabemos del cerebro. Esta poderosa herramienta ha permitido a los científicos controlar la actividad de las células cerebrales, encendiéndolas y apagándolas con sólo destellos de luz, posibilitando observar el funcionamiento del órgano más enigmático e intervenir en él de maneras asombrosas. En este artículo, explicaremos qué es la optogenética, cómo funciona y por qué es tan emocionante.
El origen de la luz en el cerebro
La optogenética es una técnica que combina la óptica (estudio de la luz) y la genética (estudio de los genes) para controlar las células con una precisión nunca vista. Su origen se remonta a la década de los 70, cuando los científicos descubrieron que ciertas algas y bacterias marinas tienen proteínas sensibles a la luz, llamadas opsinas. Estas proteínas permiten a los organismos responder a los cambios en la intensidad luminosa, moviéndose hacia la luz o alejándose de ella.
Este hallazgo sentó las bases de la optogenética. Los científicos exploraron el uso de estas proteínas para controlar las células, especialmente neuronas. La idea era brillante, aunque difícil de implementar: si podían insertar estas proteínas en las células deseadas, podrían encenderlas o apagarlas con luz.
En 2005, el Dr. Karl Deisseroth revolucionó las neurociencias con el desarrollo de la optogenética. Las opsinas introducidas en neuronas forman canales que reaccionan a la luz, permitiendo o no el paso a moléculas importantes para la actividad neuronal. En la actualidad, la técnica se ha convertido en una herramienta indispensable en la investigación de las neurociencias, ya que permite manipular grupos específicos de neuronas, lo que facilita la comprensión de sus funciones y el papel que tienen en enfermedades neurológicas.
La especificidad de la optogenética es una gran ventaja, la opsina se localiza sólo en determinadas neuronas que responden al estímulo luminoso. Otra ventaja es que el efecto es observable al momento en que la luz entra en contacto con la opsina, y termina tan pronto se apaga. Además, los experimentos pueden hacerse en el mismo sujeto por varios días, tanto in vitro (tejidos y células) como in vivo (animales). Estas características han beneficiado a la investigación en neurociencias.
Iluminando las mentes mexicanas
Hoy la optogenética es usada alrededor del mundo. En México varios investigadores han contribuido con hallazgos importantes usando esta herramienta en modelos animales para comprender procesos cerebrales involucrados en enfermedades neurológicas. En el Instituto de Fisiología Celular de la UNAM, el Dr. Tecuapetla ha investigado el funcionamiento de estructuras cerebrales involucradas en el movimiento, así como en el control, realización y toma de decisiones, asociadas con las enfermedades de Parkinson, de Huntington, y el trastorno obsesivo compulsivo. El Dr. Bargas estudia la conexión e interacción entre grupos específicos de neuronas involucradas en la adicción y en la enfermedad de Parkinson.
El Dr. Rueda, investigador del Instituto de Neurobiología de la UNAM, estudia la función de estructuras que participan en el aprendizaje y la ejecución de hábitos motores, así como en la enfermedad de Parkinson. El Dr. Carrillo implementa un modelo de la enfermedad de Parkinson para identificar grupos neuronales relacionados con los cambios dentro del organismo.
Estos investigadores mexicanos están revolucionando los campos del conocimiento, abriendo nuevos paradigmas. En unos años se podría cambiar todo lo que hoy conocemos del cerebro.
La luz faltante de la optogenética
Aunque la optogenética promete grandes avances, todavía hay desafíos y áreas que necesitan ser desarrolladas y refinadas.
La optogenética se ha utilizado únicamente en estudios con animales, sin embargo, el futuro de la técnica está enfocado en su uso como terapia en humanos, desencadenando planteamientos éticos que deben ser abordados con responsabilidad, pues la capacidad de manipular el cerebro plantea posibles usos indebidos. Además, se requiere investigar exhaustivamente sobre los posibles efectos a largo plazo en el cerebro y el organismo en general. Esto es esencial para garantizar la seguridad de sus aplicaciones clínicas.
Hoy sabemos que la optogenética es una herramienta asombrosa que está transformando nuestra comprensión del cerebro y abriendo nuevas posibilidades en la medicina y la investigación. A medida que la tecnología continúa evolucionando, es probable que descubramos más formas de aprovechar su potencial para mejorar la vida de las personas y resolver los misterios del cerebro humano.
Leer más
- Hausser M. Optogenetics: the age of light. Nat Meth 2014; 11: 1012-4.
- R. Rost B., Schneider-Warme F., Schmitz D., Hegemann P., Optogenetic tools for subcellular applications in Neuroscience. Neuron 2017; 96: 572- 603.
*Los autores de este artículo son estudiantes de la maestría en ciencias (neurobiología) del Instituto de Neurobiología de la Universidad Nacional Autónoma de México, Campus Juriquilla: Argelia Llanos Moreno y Gina L. Quirarte (neurobiología del aprendizaje); Brenda Lozano Reséndiz y José García Colunga (comunicación intercelular y neurotransmisión); Citlali Suárez Rangel y G. Aleph Prieto (códigos moleculares de la memoria)
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