Son pocas las ocasiones en las que científicos de diferentes campos se ponen de acuerdo en algo, si esto fuera habitual la ciencia dejaría de cuestionarselo todo y dejaría de avanzar. Sin embargo, desde hace algún tiempo existe la certeza absoluta de que Karl Deisseroth será uno de los próximos premios Nobel de medicina.
Deisseroth, médico y doctor en psiquiatría, revolucionó en 2005 la electrofisiología clásica introduciendo la optogenética en el estudio de canales iónicos, receptores neuronales y conexiones sinápticas.
La optogenética se basa en la existencia de canales iónicos sensibles a la luz; canalrodopsinas, halorodopsinas, arquearodopsina y barteriorodopsina, y que provienen de bacterias y arqueas. Simplificando mucho, la optogenética utiliza versiones de estos canales que mediante manipulación genética son introducidos en el tipo de neuronas a estudiar, estos canales se abren o cierran mediante pulsos de luz e inducen la excitación o inhibición de las neuronas en las que se encuentran. Es decir, si por ejemplo conseguimos expresar la canalrodopsina 2 en las neuronas de la corteza motora de un ratón y excitamos dichas neuronas mediante la activación de la canalrodopsina con luz azul, conseguiremos que la corteza motora se active y el ratón empiece a correr:
Experimento del laboratorio de Karl Deisseroth en la Universidad de Stanford.
La optogenética no es sólo una técnica impresionante para mostrar por Youtube si no que permite controlar la actividad de multitud de neuronas, circuitos y regiones cerebrales. Además, el grupo de Karl Deisseroth no se quedó tan sólo en perfeccionar y mostrar su novedosa técnica sino que hace apenas 12 días publicaron el que sin duda es un trabajo digno del premio Nobel por sí solo.
En este trabajo publicado en Nature explican como es posible hacer transparente un cerebro de ratón sin destruir la estructura del mismo. ¿Por qué es interesante un cerebro transparente? Pues para el estudio de conexiones sinápticas y circuitos neuronales en 3D, sin necesidad de tener que cortar el cerebro entero en rodajas, estudiarlas una por una y reconstruir el circuito neuronal mediante un ordenador que procese el centenar (o incluso millar) de fotos de las múltiples rodajas de cerebro.
Hoy en día tenemos multitud de proteínas fluorescentes que podemos introducir en el tipo neuronal o zona cerebral que queramos. Si a un cerebro de ratón en el que hemos introducido, por ejemplo, la proteína fluorescente verde (GFP) en el giro dentado del hipocampo y tratamos con SDS para que elimine los lípidos de las membranas celulares (y que impiden el paso de la luz) y con acrilamida para evitar la pérdida de proteínas de membrana, obtendremos un cerebro transparente. Si además le proyectamos luz a 395 nm de longitud de onda, veremos como las células del giro dentado del hipocampo que tienen la GFP emiten luz verde. Esto nos permitiría estudiar qué tipo de conexiones se producen en esta región del hipocampo, cuántas neuronas lo conforman, qué tipo de axones tienen y donde se dirigen estos,...
Si además combinamos diferentes proteínas fluorescentes sobre diferentes tipos de neuronas, podríamos estudiar regiones enteras e incluso el cerebro en su totalidad, pero es que además el resultado es visualmente espectacular:
CLARITY, la técnica para hacer un cerebro transparente
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