Optogenética, controlando el cerebro con luz.

opto

Distintas herramientas de investigación se han utilizado a lo largo de la historia para activar e inhibir células, entre ellas a las neuronas. Hasta hace pocos años las principales técnicas utilizadas consistían en estimular directamente a la neurona mediante estímulos eléctricos o alterar su función con el uso de fármacos; sin embargo, ambas técnicas poseen importantes limitaciones.

Con respecto a la estimulación eléctrica la limitación más importante que presentamos es que el cerebro contiene cientos de tipos de neuronas en regiones sumamente pequeñas, por lo que un impulso eléctrico generado por un microelectrodo activa de forma no selectiva distintas poblaciones neuronales. A su vez, los fármacos se distribuyen en grandes regiones cerebrales por lo que alteran la neuroquímica general del encéfalo.

Una técnica extraordinaria y vanguardista surgió en el año 2005 en la Universidad de Stanford, fue llamada optogenética; este método tomo tal importancia que para el año 2010 la revista Nature la nombró la técnica de investigación más importante del año.

Pero ¿qué es la optogenética?
La optogenética es una técnica que consiste en introducir genes especiales a las neuronas (mediante técnicas de ingeniería genética) que codifican proteínas (opsinas) que responden a distintas longitudes de onda de la luz. Esto significa que el investigador es capaz de hacer que una neurona específica sea activada (despolarizada) únicamente usando luz con una precisión notable.
¿Cuales son las “técnicas de ingeniería genética” que nos permiten introducir los genes de las opsinas? En general se utilizan dos métodos: El primero consiste en generar ratones modificados genéticamente para expresar las opsinas desde el nacimiento; el segundo método podría ser objeto de ciencia ficción, se introducen virus con la capacidad de distinguir entre unas neuronas u otras, los cuales “infectan” de forma selectiva a cierta célula y le introducen los genes de las opsinas ¿impresionante, no?

En los últimos años esta se ha vuelto una técnica popular de investigación en neurociencias; incluso en laboratorios mexicanos destacando los Institutos de la UNAM y el CINVESTAV del IPN en su uso. En este momento poseemos en nuestras instituciones opsinas que permiten activar neuronas (despolarizar), pero también de algunas que nos permiten inhibir la actividad neuronal (hiperpolarizar).

Por último ¿qué aplicaciones tiene este nuevo método? La respuesta corta es: las que uno pueda imaginar. ¿Inhibir neuronas que producen el apetito para facilitar la reducción de peso? ¿Potenciar neuronas del hipocampo para facilitar la formación de memorias? ¿Silenciar las terminaciones nerviosas que codifican el dolor? Todo lo anterior se ha hecho y en posteriores publicaciones nos encargaremos de resumirles cada una de estas investigaciones.

Alfredo Manzano.


Referencias:
-Reiner A, Isacoff EY. The Brain Prize 2013: the optogenetics revolution. Trends Neurosci. 2013;36(10): 557-60. dii: 10-1016/j.tins.013.08005.

-Deisseroth K. Optogenetics. Nat Methods. 2011;8(1):26-9. doi: 10.1038/nmeth.f.324.

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