Optogenetica

El cerebro humano es nuestro órgano más complejo, que controla un sinnúmero de

procesos. Por mucho tiempo se utilizaron métodos con microelectrodos o se utilizaban

métodos farmacológicos, sin embargo, estas técnicas no permitían controles temporales y

espaciales precisos. En este contexto, el año 2005 se desarrolló una nueva técnica llamada

optogenética que nos permite el estudio de la función de grupos neuronales a una escala

nanométrica y en milisegundos. El desarrollo de la optogenética comenzó con el estudio de

un canal sensible a la luz, conocido como canalrodopsina-2 (ChR2), perteneciente al alga

chlamydomonas reinhardtii. Este tratamiento consistía en estimular el ChR2 con luz azul,

para permitir el paso de iones al interior de la neurona y así introducir, por medio de

sistemas lentivirales o adenovirales con promotores específicos, llevar el cDNA de esta

opsina dentro de ellas. De esta forma sólo las neuronas que incorporaron el DNA a su

genoma serán capaces de expresar ChR2 en su soma y dendritas. La optogenética, al ser

un método muy preciso, ha permitido identificar la actividad de grupos de neuronas y sus

efectos en distintos ámbitos, lo cual seguramente traerá beneficios terapéuticos para

muchos padecimientos, como por ejemplo el Parkinson, la epilepsia, entre otros. Este nuevo

método (la optogenética) también ha permitido a científicos manipular células ajenas al

sistema nervioso, un caso ejemplificado de esto es que logró que ratones ciegos recuperen

la vista. Incluso a través de la optogenética se ha logrado regular la función cardiaca.

____________________________

Human brain is our most complex organ, which controls a great number of processes. For a

long time we used microelectrode methods or pharmacological methods, however, these techniques

do not allow precise temporal and spatial control. In this context, in year 2005 was developed a new

technique called optogenetics that allows us to study the role of neuronal groups and nanometer scale

in milliseconds. The development of optogenetics began with the study of a light-sensitive channel,

known as channelrhodopsin-2 (ChR2), belonging to the alga Chlamydomonas reinhardtii. This

treatment was to stimulate ChR2 with blue light to allow the passage of ions into the neuron and

thereby introducing, through lentiviral or adenoviral systems, specific promoters to carry the cDNA of

this opsin within them. By this, only the neurons that incorporated into its genome the DNA will be able

to express ChR2 in soma and dendrites. Optogenetics, is a very accurate method, which has identified

the activity of groups of neurons and their effects in different areas, this will surely bring therapeutic

benefits for many diseases and conditions, such as Parkinson's, epilepsy, among others. This new

method (optogenetics) has also allowed foreign cells manipulate the nervous system, a example of

this is a case in which scientists managed to regain sight blind mice. Scientists had had regulate heart

function by optogentic.

Palabras claves: canalrodopsina-2 (channelrhodopsin-2), cerebro (brain) , Karl

Deisseroth, Método del año (method of the year), neuronas (neurons), optogenética

(optogenetic)

La optogenética, como la describe Karl Deisseroth (2010) en su publicación en la

prestigiosa revista Nature Methods, es un descubrimiento científico y tecnológico que

permite obtener el control de eventos determinados y específicos en diversos sistemas

biológicos mediante el control óptico de ciertas células.

El portal de Medicina Molecular de FIBAO (2010), define la Optogenética como

“Conjunto de tecnologías que permite el control rápido y dirigido de eventos específicos en

sistemas biológicos tanto simples (células) como complejos (tejidos e incluso animales de

experimentación vivos y libres de moverse).“ En otras palabras, la optogenética es un

método óptico que conjunto de la combinación genética permite controlar eventos

específicos en ciertas células de tejido vivo. Es decir, es una forma de controlar células

específicas a través de la luz.

En 1937, el neurocientífico inglés Charles Scott Sherrington, creador de la teoría

sobre que el sistema nervioso actúa como coordinador de varias partes del cuerpo, propuso

que durante el sueño hay ciertas áreas del cerebro que titilan, y que se expresan como

puntos de luz de acuerdo a la actividad neuronal. Esta extraña idea se concretizó casi

setenta años más tarde, cuando en el 2005 Karl Deisseroth descubre la Optogenética como

método para controlar y estudiar neuronas específicas en un circuito neuronal intacto. Sin

embargo, el profesor de Fisiología Celular y Molecular, Lawrence Cohen de la Universidad

de Yale dejó un legado fundamental para el final descubrimiento de la optogenética, ya que

a través de probar como distintas tinturas fluorescentes respondían a estímulos de voltaje

con cambios de color e intensidad descubrió que algunas tintas, tienen propiedades ópticas

sensitivas al voltaje, entonces dedujo que marcando las neuronas con estas tinturas, se

podría observar su actividad bajo un microscopio. Pero el paso más importante se dio en el

2005, cuando Karl Deisseroth junto a sus colaboradores de la Universidad de Stanford en

conjunto de investigadores del Instituto Max Planck de Biofísica en Frankfurt, mostraron en

un congreso de biofísica, como podía utilizarse un virus para introducir en neuronas de

mamíferos, un gen sensible

...