Ha passat un quart de segle des que els investigadors Peter Hegemann, Georg Nagelel i Karl Deisseroth van plantar la llavor del que anys més tard es convertiria en un fita de la neurociència com és el desenvolupament de l'optogenètica. Aquest interruptor neuronal, guanyador del Premi Nobel de Medicina de 2026, és ja un "vell conegut" dins del sector investigador espanyol "en l'estudi del funcionament dels circuits neuronals implicats en malalties neurodegeneratives, en addicció, en els estats d'ànim o en la memòria,", tal com relata a Redacción Médica Rosario Moratalla, professora d'Investigació del Centre de Neurociències Cajal pertanyent al Consell Superior d'Investigacions Científiques (CSIC).
Valent-se d'aquesta tècnica, que empra estímuls lumínics per manipular neurones específiques en temps real, els investigadors del centre activen o inhibeixen poblacions neuronals i determinades connexions entre regions cerebrals per després comparar aquestes aproximacions amb registres d'activitat cerebral i amb sensors genèticament codificats de neurotransmissors. "Això ens permet passar d'una descripció del que passa en la malaltia a intentar comprendre per què passa i quins circuits podem modificar per recuperar la funció", explica la científica, decidida a entendre "com la degeneració de determinats sistemes de neurotransmissió altera els circuits cerebrals".
De la restauració de la vista al parkinson
La precisió temporal i l'especificitat cel·lular que demostra l'optogenètica, sumada a la seva facilitat d'ús i la seva reproductibilitat a nivell internacional, la convertia en una "eina bàsica d'investigació" - tant in vivo com ex vivo- capaç de provocar un canvi de paradigma "en la investigació bàsica del cervell" en paraules de Moratalla. De fet, en el camp terapèutic, aquesta tècnica ja ha demostrat ser útil, encara que de manera molt preliminar, en la "restauració de la visió en determinats tipus de ceguesa" com algunes formes de retinitis pigmentosa. "En aquest moment, l'aplicació clínica més avançada de l'optogenètica es troba en el camp de la restauració de la visió", explica Moratalla. No obstant això, l'Institut Cajal amplia la mirada cap a malalties tan prevalents com el parkinson, amb línies d'investigació dirigides a "activar determinades neurones i terminals nerviosos que estan començant a deteriorar-se i estudiar si es pot recuperar part de la seva funció".
En concret, en estudiar els circuits motors dels ganglis basals, el seu equip ha pogut determinar "quin tipus de neurones de l'estriat participen en les discinèsies induïdes per levodopa i quines estan implicades en la lentitud de moviments característica de la malaltia de Parkinson". Un salt qualitatiu, explica, ja que fins a l'arribada d'aquesta tècnica, els investigadors podien "observar una correlació entre l'activitat d'un circuit i una conducta, però no demostrar que aquell circuit fos responsable d'aquesta".
Nova estratègia terapèutica
Encara que encara es tracta de "investigació bàsica en models animals", Moratalla considera que es tracta d'una tecnologia "molt prometedora" que ajudarà, en un futur no gaire llunyà a "intervenir d'una manera extraordinàriament selectiva sobre determinats tipus de neurones o circuits que estan alterats en una malaltia, en lloc d'actuar de manera generalitzada sobre tot el cervell". De fet, confia que l'optogenètica obri "una via terapèutica completament diferent a la farmacològica" en afeccions com el parkinson, epilèpsia o dolor crònic, un cop s'aconsegueixi traslladar aquests descobriments científics, no sense esforç, a la pràctica clínica.
Per això, serà necessari salvar "importants desafiaments", adverteix la professional, "relacionats amb l'administració dels vectors, la seguretat, la durada de l'expressió i la manera de proporcionar l'estimulació lumínica de manera segura en pacients", cosa que fa que sigui complicat parlar de calendaris pel que fa a aplicació. "L'optogenètica requereix introduir gens que permetin a les cèl·lules expressar una opsina, habitualment mitjançant vectors virals, i aconseguir que aquesta expressió sigui prou específica, estable i segura", detalla. A això s'hi afegeix una dificultat addicional a l'hora de traslladar aquesta tècnica: "En moltes de les aplicacions experimentals actuals és necessari administrar aquests vectors directament en el teixit cerebral". Per a Moratalla, seria massa optimista establir un termini concret ja que primer cal " demostrar de manera rigorosa la seva seguretat i eficàcia en cada aplicació específica".
És per això que, més que plantejar-ho com un element substitutiu a l'arsenal farmacològic, Moratalla prefereix concebre-ho com "una nova estratègia terapèutica que, en determinades malalties i situacions, podria complementar o fins i tot oferir una alternativa als tractaments actuals", tenint en compte "la seva capacitat per establir relacions causals entre l'activitat de determinades cèl·lules, els circuits neuronals i una funció o una conducta".
Per a la científica, comptar amb una "comunitat científica molt sòlida en neurociència i investigadors d'excel·lència" no és suficient per fer arribar aquesta tecnologia a les consultes. "També són necessaris recursos, infraestructures, desenvolupament tecnològic, regulació adequada i, sobretot, una investigació translacional sostinguda durant molts anys. Per això crec que Espanya té una bona oportunitat per participar en aquest desenvolupament, però cal continuar donant suport a la investigació i la transferència de coneixement".
Precisió "sense precedents"
És més, la seva aplicació pràcticament universal en biologia i biomedicina, fa que el seu impacte potencial sigui "extraordinàriament ampli", admet la professional, que ja compara aquesta tecnologia amb la també guanyadora del Premi Nobel de Química el 1993. "Igual que la PCR va permetre estudiar i manipular el material genètic amb una precisió i una facilitat fins llavors inimaginables, l'optogenètica ens permet estudiar i controlar l'activitat de circuits neuronals amb una precisió temporal i espacial sense precedents. Per això, la seva utilitat transcendeix l'estudi del cervell i obre possibilitats en nombrosos àmbits de la Biologia i la Medicina", ressalta.
A més, aquesta tècnica no remet exclusivitat, demostrant eficàcia en "combinar-se amb altres tecnologies complementàries". Moratalla posa com a exemple, en aquest sentit, la conjunció d'aquesta tècnica amb sensors genèticament codificats de neurotransmissors, com els sensors de dopamina, o noradrenalina. "D'aquesta manera podem estimular una determinada població neuronal i, al mateix temps, mesurar com canvia l'alliberament d'un neurotransmissor. Això ens proporciona una evidència funcional molt més completa sobre com funcionen els circuits cerebrals", detalla.