Dos científicos alemanes recibieron este lunes el Premio Nobel de Medicina por un descubrimiento que permite controlar con luz la actividad de células nerviosas. Peter Hegemann, de la Universidad Humboldt de Berlín, y Georg Nagel, de la Universidad de Würzburg, compartirán el reconocimiento con el estadounidense Karl Deisseroth, de Stanford.
La Asamblea Nobel del Instituto Karolinska los distinguió por sus estudios sobre los canales iónicos activados por luz y el desarrollo de la optogenética. La técnica permite encender o apagar neuronas específicas dentro de un cerebro vivo y observar qué ocurre después con los movimientos, los recuerdos o las emociones.
Los tres premiados dividirán en partes iguales los 12 millones de coronas suecas, equivalentes a unos USD 1,2 millones.
El descubrimiento que comenzó con un alga
Peter Hegemann estudiaba desde comienzos de los años noventa el comportamiento de la Chlamydomonas, un organismo unicelular capaz de detectar cambios luminosos en una fracción de segundo y desplazarse hacia ellos. El científico sospechaba que una sola proteína podía captar la luz y, al mismo tiempo, abrir un canal para el paso de partículas cargadas. Para comprobarlo buscó la ayuda de Georg Nagel, que introdujo genes del alga en óvulos de rana y analizó su reacción.
Los experimentos permitieron identificar la canalrodopsina, una proteína ubicada en la superficie celular que abre una especie de compuerta al recibir luz azul. El paso de iones genera entonces un impulso eléctrico.
Hegemann y Nagel demostraron en 2003 que esa proteína también podía incorporarse a células humanas cultivadas en un laboratorio. Las células modificadas respondieron a la luz y produjeron señales eléctricas, un resultado que abrió la posibilidad de controlar otros tipos celulares con una precisión que los métodos disponibles no ofrecían.
“Era una buena oportunidad para hacer algo nuevo y emocionante”, recordó Nagel sobre la llamada con la que Hegemann le propuso comenzar el trabajo conjunto. El hallazgo no tenía todavía una aplicación médica evidente, pero aportó la herramienta que más tarde transformaría el estudio del sistema nervioso.
Cómo funciona el interruptor de luz
Karl Deisseroth tomó el descubrimiento alemán e introdujo el gen de la canalrodopsina en neuronas de rata. Al iluminar las células con luz azul consiguió provocar una señal nerviosa. Publicó el resultado en 2005 y, dos años después, aplicó el procedimiento en el cerebro de ratones vivos. La combinación de genética y luz recibió el nombre de optogenética.
Antes de este avance, los métodos de estimulación disponibles actuaban sobre áreas más amplias y dificultaban establecer qué grupo neuronal causaba una reacción. La nueva herramienta permitió controlar circuitos concretos y comprobar su relación con el sueño, el miedo, la memoria, las adicciones o determinados movimientos.
Deisseroth logró, por ejemplo, mover los bigotes de ratones mediante la activación de neuronas de la corteza motora y despertar animales dormidos al iluminar células relacionadas con la vigilia. “Por primera vez podemos comenzar a entender cómo procesa información el cerebro y cómo interactúan sus neuronas”, afirmó Anna Wedell, integrante del Comité Nobel.
El método ya se utiliza en modelos animales para estudiar la epilepsia, la esquizofrenia, el alzhéimer, el párkinson y la dependencia de drogas. También existen proyectos que intentan recuperar parte de la visión perdida por retinitis pigmentosa e introducir una estimulación más precisa en futuros implantes cocleares.
Dos carreras científicas construidas en Alemania
Peter Hegemann nació en Münster en 1954 y estudió química antes de doctorarse en el Instituto Max Planck de Bioquímica. Después de trabajar en Estados Unidos ocupó cargos académicos en Regensburg y Berlín. Actualmente dirige el área de Biofísica Experimental de la Universidad Humboldt y participa en el centro de neurociencias NeuroCure.
Su trayectoria recibió en 2013 el Premio Gottfried Wilhelm Leibniz, la principal distinción científica de Alemania. La Sociedad Alemana de Investigación ya reconocía entonces su aporte a la optogenética, cuando la técnica comenzaba a extenderse por laboratorios de numerosos países.
Georg Nagel nació en 1953, se doctoró en la Universidad de Frankfurt y desarrolló buena parte del trabajo premiado en el Instituto Max Planck de Biofísica. Más tarde se incorporó a la Universidad de Würzburg como profesor de Fisiología Molecular Vegetal. Antes de consolidar su carrera académica también trabajó como docente, abrió un café y practicó ala delta.
Los dos alemanes recibieron la llamada desde Estocolmo en circunstancias diferentes. Hegemann reconoció que quedó abrumado al identificar un número sueco en su teléfono. “Es increíble cuando uno recibe este mensaje”, expresó. Nagel se encontraba en una terraza cerca de Nápoles y admitió que ya había descartado la posibilidad: “Pensé que no sucedería, aunque otras personas siempre me aseguraban que sí”.
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