La Fundación BBVA premia a los creadores de la optogenética
PILAR QUIJADa ABC ciencia
Karl Deisseroth (Boston, Massachussets, 1971), se estableció en 2004 en un sótano de la Universidad de Stanford dispuesto a desentrañar algunos de los misterios del cerebro. Ocupó el recinto en el que había trabajado antes un premio Nobel de física, Steven Chu, que con láser consiguió atrapar átomos. Curiosamente, utilizando luz láser Deisseroth ha dado un paso importante para entender mejor la actividad cerebral y hoy su nombre empieza a sonar como posible candidato al premio Nobel.
Como psiquiatra y neurocientífico, Deisseroth quería conocer cómo surgen las enfermedades psiquiátricas. Pero le faltaban herramientas, así que decidió «fabricarlas». Retomó una idea del investigador austriaco Gero Meisenböck, que había logrado un par de años antes introducir en neuronas una proteína capaz de convertir la luz en electricidad, que es precisamente el lenguaje del cerebro. Pero había inconvenientes técnicos que impedían su aplicación a gran escala en investigación. En 2005, Deisseroth y su colega Boyden aportaron la solución sustituyendo la proteína que utilizaba Meisenböck. El cambio funcionó y mediante luz láser lograron activar o desactivar grupos de neuronas a voluntad en animales de laboratorio y ver cómo eso afectaba a su comportamiento. Hoy la técnica está ampliamente difundida por los laboratorios de neurociencia de todo el mundo y ya está dando lugar a las primeras aplicaciones clínicas.
No se puede utilizar directamente en humanos, pero sí indicar nuevos caminos a seguir para corregir anomalías en el cerebro. La Fundación BBVA acaba de conceder a los tres investigadores el premio Fronteras del Conocimiento en Biomedicina. Deisseroth conversó con ABC sobre su trabajo.
—Hay una clara separación entre enfermedades mentales y neurológicas, ¿se mantendrá en el futuro?
—Tradicionalmente estaban en el mismo campo y sigue habiendo muchas conexiones. Yo estoy certificado por el Consejo Americano de Psiquiatría y Neurología y creo que hay una amplia creencia de que podrían volver a reunirse. Sin embargo, existen diferencias, porque en las enfermedades neurológicas hay un daño, mueren las células o son tan disfuncionales que la estructura del sistema queda alterada. En las enfermedades psiquiátricas no podemos ver una diferencia estructural, ni muerte o pérdida celular. Por tanto creo que habrá dos tipos de enfermedad. Puede que no permanezca la barrera, pero sí la diferenciación.
—La memoria está asociada a enfermedades neurodegenerativas como el alzhéimer. Usted ha trabajado en ello con el premio Nobel Tonegawa, ¿qué aporta la optogenética?
—La memoria es uno de los campos donde la optogenética está teniendo un mayor impacto. Y uno de los líderes es Tonegawa. La naturaleza de la memoria es una de las cuestiones más interesantes. ¿Es un patrón de actividad celular o se trata de una distribución de conexiones entre las neuronas? La optogenética va muy bien para comprenderlo. Puede utilizarse para recuperar o inhibir ciertos recuerdos. Y no solo eso, sino que puede cambiar la respuesta de un individuo a un recuerdo. Es ciencia básica pero hay intentos de relacionar todo esto con la enfermedad de Alzheimer. Y aunque no es mi área de trabajo, pienso que es una parte muy interesante.
—¿Se pueden trasladar a humanos los estudios con ratones?
—Es cierto que el cerebro humano tiene una gran complejidad y hay regiones que no tienen los ratones, pero la mayor parte, las estructuras básicas, son las mismas. Los hallazgos de la optogenética ya se están aplicando a humanos. Estamos viendo nuevos tipos de tratamientos basados en ella. Pero no todavía para la memoria.
—¿Qué ha aprendido sobre la ansiedad trabajando con optogenética?
—Esto es muy interesante, porque el estrés postraumático se consideró inicialmente como un trastorno de ansiedad. Y, sin embargo, no responde bien a la medicación que se utiliza para la ansiedad. Lo que ayuda a mucha gente con estrés postraumático es la terapia cognitiva, en la cual a los pacientes se les enseña a utilizar sus pensamientos para controlar sus síntomas. Y lo que implica es que hay partes del cerebro donde surgen los pensamientos que pueden regular las partes profundas del cerebro, donde se expresan miedos y ansiedades. Con optogenética hemos encontrado una conexión entre estas partes superiores del cerebro, incluyendo la corteza prefrontal, y otra estructura profunda denominada amígdala. Y hemos visto que esta conexión de la corteza puede controlar de forma poderosa el miedo y la ansiedad. Esto ha sido sorprendente porque no se conocía con anterioridad y puede ayudarnos a comprender por qué las terapias cognitivas pueden ser una herramienta tan poderosas. También ayudará a hacerlas más potentes aún.
—¿Entonces qué es mejor, una terapia o una pastilla?
—Esto es muy relevante. En Estados Unidos la mayoría de los psiquiatras incluyen terapia y medicación de forma conjunta y muchos estudios indican que esto es lo mejor. Y la optogenética ahora lo corrobora.
En 2013 el laboratorio de Deisseroth ideó una nueva técnica, llamada Clarity, capaz de volver transparente el cerebro de un roedor o una muestra de tejido humano. Uno de los primeros tejidos humanos analizados fue de un paciente con autismo. Y vieron que algunas de las neuronas establecían conexiones entre sí que no son habituales y que se parecen a las anomalías observadas en cerebros de personas con síndrome de Down.
—¿Qué ha aportado esta técnica que hace el cerebro transparente?
—Aunque es muy reciente ya hay muchos trabajos con este método. Por ejemplo, añadido a la optogenética, hemos encontrado conexiones que regulan el miedo y la ansiedad. Y otros grupos utilizan Clarity para alzhéimer o esclerosis múltiple, aunque es pronto para tener resultados.
—Ha diseñado dos métodos que necesitaba para estudiar el cerebro. ¿Está pensando ya en otros?
—Tengo un laboratorio a caballo entre la Facultad de Medicina y de Ingeniería. Muchos de mis alumnos son ingenieros y otros médicos. Y es así como me gusta, porque crea debates apasionantes y de ahí surgen las ideas. Y, sí ya tenemos nuevas cosas en marcha, aunque todavía no puedo decir nada.
—¿Cómo psiquiatra, qué le aporta ver pacientes para su investigación?
—Disfruto ejerciendo la psiquiatría y ayudar a algunos pacientes es sumamente gratificante. Y también ayuda a la ciencia, porque puedo explicar a mis alumnos lo que realmente siente una persona con autismo o depresión. Y eso nos ayuda a diseñar nuestros experimentos.
—¿Cuál sería el descubrimiento sobre le cerebro que más impactante en los próximos años?
—El mayor misterio y el más profundo puede que todavía esté a décadas de distancia o puede que jamás lleguemos allí. Pero ha habido muchos descubrimientos en los últimos años sobre los mecanismos mediante los cuales las neuronas dan lugar a comportamiento, incluso tan complejo como las interacciones sociales. Por tanto imagino que esto continuará en los próximos años y llegaremos a una comprensión más profunda de cómo el cerebro genera el comportamiento. Preguntas muy profundas sobre la consciencia, los sentimientos, las sensaciones subjetivas puede que nunca se resuelvan.
—¿La consciencia se puede estudiar con la optogenética?
—Es una cuestión muy interesante. Es difícil para un animal transmitir lo que siente o de qué es consciente. Solo tenemos su comportamiento. Sin embargo, creo que es posible empezar a abordar el momento en que algo pasa de lo inconsciente a lo consciente.
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