L'optogenetica, la tecnica che permette di controllare le cellule cerebrali con la luce, ha ottenuto il Premio Nobel per la Medicina 2026.
Karl Deisseroth, Peter Hegemann e Georg Nagel hanno vinto il Premio Nobel 2026 per la Fisiologia o Medicina per i loro studi sui canali ionici controllati dalla luce e sull'optogenetica. Questo metodo pone le basi "di una nuova era nelle neuroscienze". Il riconoscimento è stato annunciato (fonte in inglese) lunedì dall'Assemblea Nobel del Karolinska Institutet.
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Ma che cos'è esattamente l'optogenetica e come hanno sviluppato questa tecnica i vincitori del premio?
L'optogenetica è un metodo che consente di controllare cellule selezionate usando la luce come un telecomando. Permette agli scienziati di attivare o disattivare cellule in un cervello vivente e di studiare come specifiche cellule e circuiti neurali influenzano il comportamento.
Questo nuovo metodo è stato chiamato optogenetica nel 2006, ma la storia della tecnica è iniziata più di un decennio prima, quando Peter Hegemann studiava l'alga unicellulare Chlamydomonas, un organismo noto per il suo movimento verso la luce.
Hegemann voleva capire che cosa spinge le alghe a muoversi verso la luce. Ha studiato lo "occhio" dell'alga, una minuscola macchia arancione sulla superficie della cellula che rileva la luce. Attraverso una serie di esperimenti, Hegemann e i suoi colleghi hanno identificato proteine fotosensibili chiamate channelrhodopsine, che permettono all'alga di percepire la luce e reagire.
Insieme a Georg Nagel, al Max Planck Institute for Biophysics di Francoforte, ha inserito i geni dell'alga in cellule di uova di rana e in cellule renali umane, dimostrando che la channelrhodopsina era davvero un canale ionico controllato dalla luce.
Quando veniva esposta alla luce blu, la struttura si apriva in appena 0,2 millisecondi, consentendo a ioni con carica positiva di entrare nella cellula e generare un piccolo impulso elettrico.
Anni dopo, Karl Deisseroth, il terzo premiato, ha introdotto il gene della channelrhodopsina nelle cellule nervose di ratto. Illuminando le cellule con luce blu, è riuscito a innescare segnali nervosi, dimostrando che la proteina poteva agire come un interruttore controllato dalla luce. Ha poi usato la tecnica per controllare cellule nervose nel cervello di topi vivi.
Per esempio, i ricercatori potevano far muovere i baffi di un topo o svegliare topi addormentati semplicemente accendendo una luce.
Cosa ci riserva il futuro?
La scoperta "offre la possibilità di mappare il cervello in un modo che un tempo potevamo solo sognare", ha dichiarato Per Svenningsson, presidente del Comitato Nobel per la Fisiologia o Medicina, in un comunicato.
Oggi l'optogenetica è utilizzata soprattutto come strumento di ricerca. Consentendo agli studiosi di attivare o spegnere tipi di cellule mirate tramite impulsi di luce, permette di stabilire relazioni dirette di causa ed effetto tra attività neurale, funzioni cerebrali e comportamento.
Grazie a questa tecnica i ricercatori possono mappare i neuroni coinvolti in stati emotivi come paura, ansia o gratificazione. Possono anche tracciare circuiti neurali specifici che regolano dolore, sete, attenzione o aggressività.
L'optogenetica è inoltre ampiamente utilizzata nelle ricerche su disturbi neurologici o psichiatrici, tra cui depressione, schizofrenia, ansia, morbo di Alzheimer, morbo di Parkinson ed epilessia.
La disciplina è entrata anche nelle sperimentazioni cliniche per il trattamento della retinite pigmentosa, una malattia genetica che causa cecità a causa della perdita delle cellule sensibili alla luce nella retina.
Inserendo geni di opsine fotosensibili nelle cellule retiniche ancora funzionanti, i ricercatori hanno consentito a un paziente cieco, dotato di occhiali che emettono luce, di recuperare parzialmente la vista e di percepire oggetti ad alto contrasto.