Nobel de Medicina 2026 premia a la proteína de un alga que activa neuronas con luz

Una proteína que ayuda a un alga unicelular de estanque a nadar hacia la luz es la razón por la cual los científicos ahora pueden encender o apagar un tipo de célula cerebral con un destello de luz azul. La Asamblea Nobel del Instituto Karolinska ha otorgado su premio de Fisiología o Medicina a los tres investigadores que encontraron esa proteína y la convirtieron en una herramienta: Karl Deisseroth de la Universidad de Stanford y el Instituto Médico Howard Hughes, Peter Hegemann de la Universidad Humboldt de Berlín, y Georg Nagel de la Universidad de Wurzburgo.

El método se llama optogenética y cambió lo que la investigación cerebral puede demostrar. Los neurocientíficos ya podían ver qué regiones se activaban durante el miedo o el hambre, pero rara vez podían demostrar que un tipo particular de neurona causaba la sensación. Con la optogenética pueden encender esas células en un animal vivo y observar que aparece el comportamiento, o apagarlas y ver que se detiene. Desde entonces, los laboratorios la han usado para localizar circuitos de memoria, dolor, sed, sueño y comportamiento social, y ahora se está probando como tratamiento para una forma de ceguera.

El comité citó a los tres “por sus descubrimientos sobre los canales iónicos activados por luz y la optogenética”. Compartirán 12 millones de coronas suecas por igual. “La optogenética brinda oportunidades para mapear el cerebro de una manera que antes solo podíamos soñar”, dijo Per Svenningsson, presidente del Comité Nobel de Fisiología o Medicina.

Un alga que reacciona 20 veces más rápido que tu ojo

La historia comienza con Chlamydomonas, un alga verde compuesta por una sola célula. Si la agitas en un plato y enciendes un lado, el tenue tinte verde se desplaza hacia la lámpara. El alga percibe la luz a través de una mancha ocular, un pequeño punto naranja que contiene retinal, la misma molécula captadora de luz que se encuentra en nuestros propios ojos.

Hegemann, entonces en el Instituto Max Planck de Bioquímica en Martinsried, midió la mancha ocular con electrodos finos y encontró un impulso eléctrico medio milisegundo después de que llegara la luz. En el ojo humano, la luz desencadena una cadena de pasos químicos antes de que se abra un canal iónico, y todo el proceso toma al menos 10 milisegundos. El alga era más de veinte veces más rápida.

La explicación de Hegemann era simple: una proteína debía hacer ambos trabajos, atrapar la luz y abrir un poro para partículas cargadas. Sus colegas dudaban, porque ningún canal iónico conocido respondía a la luz por sí solo. Cuando su equipo intentó extraer la proteína de la mancha ocular, se desmoronó, y la idea se estancó durante años.

Cómo lo hicieron

El avance llegó cuando investigadores japoneses publicaron las secuencias genéticas de Chlamydomonas. El grupo de Hegemann encontró dos genes que se parecían a proteínas captadoras de luz conocidas y los enviaron a Nagel en el Instituto Max Planck de Biofísica en Fráncfort.

Nagel inyectó cada gen en huevos de rana, un truco estándar que convierte un huevo en una fábrica de una proteína extraña. Las proteínas se asentaron en la superficie de los huevos, y cuando Nagel les iluminó, se abrieron. Iones con carga positiva fluyeron, produciendo una corriente eléctrica. La hipótesis de Hegemann era correcta. El equipo nombró a las dos proteínas canalrodopsina-1 y canalrodopsina-2, y la segunda se abrió en 0,2 milisegundos de un pulso de luz.

En células embrionarias de riñón humano y células de hámster, la canalrodopsina-2 también produjo señales eléctricas bajo la luz. La proteína se comportaba como un interruptor portátil: cualquier célula que portara el gen respondería a la luz.

Deisseroth estaba buscando exactamente eso. Formado como psiquiatra, le había impactado durante su trabajo clínico lo poco que los tratamientos existentes ayudaban a pacientes con depresión o esquizofrenia, y quería estudiar circuitos en un cerebro vivo en lugar de en finas rebanadas de tejido. Le escribió a Nagel pidiendo el gen de la canalrodopsina-2, lo insertó en neuronas de rata que crecían en un plato y las expuso a luz azul. Las neuronas se dispararon a la orden, y la señal pasó a las células vecinas.

Su grupo luego entregó el gen a un tipo de célula en la corteza motora de ratones vivos y enhebró una fibra óptica fina a través de un pequeño agujero en el cráneo. Pulsos de luz hicieron que los animales movieran sus bigotes. En otro experimento, la luz dirigida a un circuito sospechoso de vigilia despertó a ratones dormidos.

Por qué la luz superó a los electrodos y los fármacos

Un electrodo estimula cada neurona cerca de su punta, sin importar su tipo. Un fármaco se extiende por el tejido y actúa durante minutos. La optogenética es precisa de dos maneras a la vez. El gen va solo a un tipo de célula elegido, y la luz activa esas células en milisegundos, igualando la velocidad de las señales nerviosas reales. Francis Crick, quien compartió un Premio Nobel por la doble hélice del ADN, había sugerido que la luz sería la forma ideal de controlar neuronas individuales, aunque admitió que la idea sonaba descabellada.

La precisión importa por la escala. Un cerebro humano adulto contiene alrededor de 90 mil millones de células nerviosas, cada una conectada a miles de otras, y las neuronas con trabajos no relacionados están mezcladas. Trabajando con el premio Nobel Susumu Tonegawa, el equipo de Deisseroth reactivó las células específicas que almacenaban un recuerdo de miedo en ratones, y los animales mostraron miedo en un lugar donde nada los amenazaba. Otros grupos han mapeado circuitos de sed, atención y fiebre, descubrieron que juntar a las crías en un nido y acicalarlas funcionan en circuitos separados en ratones, y mostraron que un corazón forzado a latir más fuerte puede intensificar la ansiedad.

Lo que el premio no resuelve

La optogenética sigue siendo principalmente una herramienta de investigación, no una terapia. Usarla en personas implica insertar un gen extraño en células humanas, generalmente con un virus modificado, y hacer llegar la luz profundamente al tejido, lo que en el cerebro requiere un implante. Ninguno de estos pasos es rutinario en pacientes, y la seguridad a largo plazo de portar una proteína de alga en neuronas humanas no se ha establecido.

El resultado humano más claro es limitado. Un hombre ciego durante 40 años por retinitis pigmentosa recibió un gen de canalrodopsina en un ojo y gafas que proyectan pulsos de luz sobre la retina. Recuperó suficiente vista para localizar y contar objetos sobre una mesa, según un informe de caso en Nature Medicine en 2021. Un paciente es una prueba de principio, no evidencia de que el tratamiento funcione ampliamente, y los ensayos aún están en curso.

El premio también traza una línea a través de un campo concurrido. Las reglas del Nobel permiten como máximo tres galardonados por premio. El artículo de 2005 que primero activó neuronas con canalrodopsina-2 fue escrito en el laboratorio de Deisseroth con Edward Boyden como primer autor y Feng Zhang y el biofísico Ernst Bamberg como coautores. Gero Miesenböck en Oxford había hecho antes que las neuronas se dispararan en respuesta a la luz usando un sistema diferente sensible a la luz. Bamberg, Boyden y Miesenböck compartieron el Premio del Cerebro 2013 por optogenética con los tres galardonados de este año, pero no forman parte del Nobel.

De un huevo de rana a Estocolmo

El camino hacia el premio pasó por un puñado de artículos. Nagel, Hegemann y colegas describieron la canalrodopsina-1 en Science en 2002 y la canalrodopsina-2 en PNAS en 2003. El grupo de Deisseroth reportó neuronas controladas por luz en Nature Neuroscience en 2005, el método recibió su nombre en 2006, y el primer control de neuronas dentro del cerebro de un ratón vivo siguió en 2007. El experimento de memoria de miedo con Tonegawa llegó en 2012.

Preguntas frecuentes sobre el Premio Nobel de Medicina 2026

¿Quién ganó el Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2026?

Karl Deisseroth de la Universidad de Stanford y el Instituto Médico Howard Hughes, Peter Hegemann de la Universidad Humboldt de Berlín, y Georg Nagel de la Universidad de Wurzburgo. Fueron honrados por descubrimientos sobre canales iónicos activados por luz y optogenética, y comparten 12 millones de coronas suecas por igual.

¿Qué es la optogenética en términos simples?

Es una forma de controlar células nerviosas elegidas con luz. Los investigadores añaden un gen para una proteína sensible a la luz, como la canalrodopsina, a un tipo de neurona. Al iluminar con el color adecuado, se activan o desactivan esas células en milisegundos, lo que permite a los científicos probar qué hace cada tipo de célula.

¿Se usa la optogenética para tratar pacientes?

Todavía no como terapia aprobada. Se están realizando ensayos clínicos para restaurar la visión parcial en personas cegadas por retinitis pigmentosa, y un paciente tratado recuperó la capacidad de localizar y contar objetos con gafas especiales. Los investigadores también esperan que pueda hacer que los implantes cocleares sean más precisos que la estimulación eléctrica.

Los tres galardonados recibirán sus medallas y diplomas en la ceremonia de entrega del Premio Nobel en Estocolmo el 10 de diciembre. El alga que lo inició todavía nada hacia la luz en el agua de estanque, y la proteína en su mancha ocular ahora se abre a la orden en laboratorios de todo el mundo.

Referencia: Nagel et al., “Channelrhodopsin-2, a directly light-gated cation-selective membrane channel,” PNAS, 2003. DOI: 10.1073/pnas.1936192100. Boyden et al., “Millisecond-timescale, genetically targeted optical control of neural activity,” Nature Neuroscience, 2005. DOI: 10.1038/nn1525

Etiquetas: Premio Nobel, channelrhodopsin, Georg Nagel, Karl Deisseroth, neurociencia, optogenética