Deisseroth, Hegemann y Nagel recibieron el Nobel de Medicina por sus avances en optogenética

Una proteína encontrada en un alga verde abrió el camino para estudiar cómo el cerebro forma recuerdos, produce emociones y dirige el comportamiento. Ese avance les valió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2026 a Karl Deisseroth, Peter Hegemann y Georg Nagel, cuyos descubrimientos permiten activar o desactivar neuronas específicas mediante la luz.

La Asamblea Nobel del Instituto Karolinska anunció este lunes 5 de octubre el reconocimiento por sus investigaciones sobre los canales iónicos activados por luz y la optogenética. Esta última es una técnica que combina herramientas genéticas y señales luminosas para controlar la actividad de determinadas células nerviosas y observar qué ocurre cuando intervienen en una función del cerebro.

El premio está dotado con 12 millones de coronas suecas, que se repartirán por igual entre los tres investigadores. Cada uno recibirá cuatro millones de coronas por un trabajo que cambió las posibilidades de la investigación del sistema nervioso y que también se está explorando para recuperar parcialmente la visión en personas con enfermedades de la retina.

La importancia del descubrimiento está en una pregunta sencilla: ¿cómo saber qué hacen realmente las neuronas? Durante décadas, los científicos pudieron registrar la actividad del cerebro y reconocer qué zonas se activaban al recordar, sentir miedo o realizar un movimiento. Sin embargo, observar esa actividad no bastaba para demostrar cuáles células provocaban una respuesta.

La optogenética permitió avanzar en esa explicación. Al estimular o frenar grupos específicos de neuronas y examinar el resultado, los investigadores pueden establecer si esas células participan directamente en una conducta. Además, pueden hacerlo con una precisión de milisegundos, es decir, de milésimas de segundo, acorde con la velocidad de las señales nerviosas.

"La optogenética ofrece oportunidades para cartografiar el cerebro de una manera con la que antes solo podíamos soñar", afirmó Per Svenningsson, presidente del Comité Nobel de Fisiología o Medicina, en el comunicado del premio.

La historia de este avance comenzó lejos de un laboratorio dedicado al cerebro. Peter Hegemann quería entender cómo un alga de una sola célula, llamada Chlamydomonas, podía detectar la luz y nadar hacia ella. Su interés era descubrir cómo un organismo tan pequeño convertía una señal luminosa en una respuesta que orientaba su movimiento.

En la década de 1990, Hegemann y sus colaboradores estudiaron las señales eléctricas que aparecían cuando el alga recibía luz. La rapidez de la respuesta les hizo pensar que el mecanismo debía ser muy directo. La búsqueda llevó a identificar proteínas sensibles a la luz en la superficie de la célula.

Hegemann se unió a Georg Nagel, quien tenía experiencia en el estudio de los canales que permiten el paso de partículas con carga eléctrica a través de las membranas celulares. Junto con sus colaboradores, utilizaron células de rana y otros sistemas de laboratorio para comprobar cómo funcionaban esas proteínas fuera del alga.

Los resultados llegaron en dos etapas. En 2002 describieron la canalrodopsina-1 y, en 2003, la canalrodopsina-2. Esta segunda proteína resultó especialmente útil: al recibir luz azul, abre un pequeño paso por el que entran partículas con carga eléctrica a la célula, lo que modifica su actividad eléctrica.

En palabras sencillas, la proteína funciona como una puerta que se abre con luz. El hallazgo decisivo fue comprobar que podía conservar esa capacidad al introducirse en otras células. Así, un mecanismo que el alga utilizaba para responder a su entorno se convirtió en una posible herramienta para estudiar el sistema nervioso.

Karl Deisseroth llevó esa posibilidad a las neuronas. En su laboratorio de la Universidad de Stanford introdujo el gen de la canalrodopsina-2 en células nerviosas de ratas. Cuando las iluminó con luz azul, consiguió que produjeran señales nerviosas con gran precisión. El avance fue publicado en 2005.

El siguiente reto era hacer funcionar la técnica en un cerebro vivo. En 2007, Deisseroth y sus colaboradores utilizaron fibras ópticas para llevar luz a regiones específicas del cerebro de animales. En uno de los experimentos lograron provocar movimientos de los bigotes de roedores al estimular las neuronas que intervenían en esa acción.

Con el desarrollo de otras herramientas sensibles a la luz, los científicos también pudieron frenar la actividad neuronal. Esto amplió las posibilidades de investigación: además de observar qué sucede al activar unas células, podían comprobar qué cambia cuando esas mismas células dejan de enviar señales.

Las aplicaciones se extendieron rápidamente. Una investigación de 2007 mostró que estimular un grupo concreto de neuronas aumentaba la probabilidad de que los animales pasaran del sueño a la vigilia. El experimento permitió demostrar una relación directa entre la actividad de esas células y el despertar.

La memoria también se convirtió en un campo de estudio. En un trabajo publicado en 2012, investigadores identificaron neuronas que habían estado activas mientras ratones aprendían a asociar un entorno con una experiencia de miedo. Al estimular después esas células con luz en un lugar diferente, los animales mostraron una respuesta de temor, lo que evidenció que activar ese grupo podía provocar la recuperación del recuerdo.

Otros experimentos han permitido distinguir circuitos que intervienen en la ansiedad, la búsqueda de recompensas, el movimiento y el cuidado de las crías. Estos resultados ayudan a entender que incluso neuronas cercanas pueden cumplir tareas diferentes, según las conexiones que mantienen con otras partes del cerebro.

Una de las aplicaciones médicas más relevantes se está investigando en la retina, el tejido del ojo que detecta la luz. En enfermedades como la retinitis pigmentosa, las células encargadas de esa función se deterioran progresivamente. La optogenética busca dar sensibilidad a la luz a otras células que sobreviven, para que puedan enviar información visual al cerebro.

El documento científico del Nobel recoge un caso publicado en 2021 en el que un paciente ciego con retinitis pigmentosa recuperó parcialmente la función visual tras una intervención optogenética. Con ayuda de unas gafas especiales que emitían señales luminosas, pudo distinguir objetos de alto contraste sobre una mesa. El resultado fue una recuperación parcial y se mantienen ensayos clínicos para estudiar el alcance de este enfoque.

Los tres premiados desarrollan actualmente su trabajo en instituciones de Estados Unidos y Alemania. Deisseroth, nacido en 1971, obtuvo su doctorado en 1998 y su título de Medicina en 2000 en Stanford, donde es profesor, además de investigador del Instituto Médico Howard Hughes. Hegemann, nacido en 1954, es profesor en la Universidad Humboldt de Berlín, y Nagel, nacido en 1953, trabaja en la Universidad de Würzburg.

Las investigaciones reconocidas de Hegemann y Nagel se realizaron en los Institutos Max Planck de Bioquímica y de Biofísica, respectivamente. Su estudio de un alga, unido al trabajo de Deisseroth con neuronas, dio origen a una herramienta que permite poner a prueba cómo funcionan los circuitos del cerebro y explorar nuevas posibilidades para tratar la pérdida de visión.