Optogenética
La optogenética se basa en la introducción en las células de genes exógenos que codifican proteínas sensibles a la luz, las cuales sirven para modificar el comportamiento celular mediante la luz. Por lo tanto, la tecnología optogenética abarca el desarrollo de esas proteínas sensibles a la luz (las herramientas básicas del sistema).
Las proteínas sensibles a la luz existen de forma natural, aunque pueden conseguirse también mediante modificaciones químicas que las hacen fotosensibles.
Las opsinas son proteínas naturales sensibles a la luz, normalmente integradas en la membrana celular y que tienen un cromóforo unido covalentemente. En su acepción más general, un cromóforo es cualquier molécula o parte de una molécula responsable del color de la misma. Cuando una molécula es capaz de absorber ciertas longitudes de onda de luz visible y transmitirla o reflejarla a otras diferentes, produce color. Los cromóforos pueden hacer esto porque algunos de sus átomos tienen electrones que pueden “saltar” de unos orbitales a otros desprendiendo energía cuando son excitados. En las opsinas, este cromóforo es el retinal, el cual isomeriza (es decir, cambia de isómero, por ejemplo, pasando de una configuración cis a otra trans) cuando es excitado por la luz, produciendo la activación de la proteína a la cual está unido covalentemente. Es decir, cuando le llega la luz adecuada la opsina se excita y activa la proteina a la cual está unido covalentemente.
Los mamíferos disponemos de opsinas en nuestra retina, que son las responsables de que podamos percibir la luz y el color. Pero lo que realmente ha logrado el avance de la optogenética es la adaptación de las opsinas procedentes de microorganismos para su utilización como interruptores celulares.
La idea es usar las opsinas para activar o desactivar neuronas, las opsinas se introducen en un virus que se crea para que vaya a unas neuronas determinadas, cuando llega el virus con la opsina esta introduce sus genes en los de la neurona. La neurona comienza a generar opsinas. Se usan dos tipos diferentes, una se excita con la luz azul y es usada para activar la neurona y otra se excita con la luz amarilla y es usada para desactivar la neurona. Además, la optogenética comienza a extenderse a otros tejidos fuera del neuronal, como lo demuestra la descripción reciente del uso de ChR2 para controlar la contracción de células cardíacas de ratón.
Lo bueno de las opsinas es que una vez instaladas en una célula esta las produce de forma natural y si se reproduce la célula resultante tiene opsinas.
Las opsinas no son las únicas proteínas susceptibles de utilizarse en optogenética. La idea es introducir una proteina que se active con la luz y que active o desactive una célula.
Se han realizado ya experimentos diversos, por ejemplo el doctor Gero Miesenböck ha hecho alguno manipulando el sistema de decisión de moscas o creando falsos recuerdos en animales.
La optogenética y la medicina
El cerebro de los mamíferos y más concretamente el humano, no tiene comparación en cuanto a complejidad. La neurociencia ha chocado tradicionalmente contra esa complejidad que impide saber cómo funciona realmente el cerebro.
El impacto de la optogenética en la salud humana no surge del uso directo de las opsinas en tejidos humanos, sino más bien en su uso como herramientas de investigación que permiten ahondar en la complejidad de las funciones de los tejidos. Al ser posible controlar la producción de opsinas en tipos celulares concretos (por ejemplo mediante promotores inducibles o específicos de tejido), el impacto de la optogenética comienza a ser visible en cuestiones relacionadas con diversas patologías.
La neurología y la neurofisiología son las grandes beneficiadas de esta tecnología hasta la fecha. Así, la optogenética ya ha ofrecido nuevas respuestas en la explicación de enfermedades neurológicas como la narcolepsia, la enfermedad de Parkinson o la esquizofrenia. Mediante la estimulación específica y controlada en el tiempo a nivel celular, sólo posible con esta tecnología, los científicos comienzan a entender el complejo funcionamiento celular.
Para más información consultar en: http://www.redesparalaciencia.com/7215/redes/redes-124-modificar-el-cerebro-con-luz
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