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Las maravillas de la luz en la genética

Por Leticia Lucero López

Sí, has leído bien, y no, por chamánico que suene no estoy hablando de terapias alternativas como el Reiki, sino de una técnica con 100% de base científico-tecnológica; la optogenética. La optogenética es un método que emplea la luz a longitudes de onda precisas para producir el encendido o el apagado de determinadas respuestas celulares (para los lectores más escépticos, insisto en que no se trata de pseudociencia).

Veamos en qué consiste; hay proteínas que reaccionan a la luz gracias a que presentan un dominio receptor, produciendo un cambio en su estructura que desencadenará una respuesta celular determinada, llevada a cabo por un dominio efector. Esta es una de las causas por la que los estomas y las flores de las plantas se cierran y se abren a determinadas horas del día. Gracias también a esta característica de ciertas proteínas podemos ver el mundo que nos rodea.

Celulas humanas incubadas con luces LED
Células humanas incubadas en una placa multi pocillo, dentro de un incubador equipado con un panel de luces LED azules. Imagen extraída de: http://www.asbmb.org/asbmbtoday/201509/Optogenetics/

Un ejemplo son las opsinas, proteínas presentes en la retina que, tras la captación de un haz de luz gracias a un dominio receptor, producen un reordenamiento espacial en su estructura tridimensional, dando lugar a la apertura de un canal iónico (que en este caso es el dominio efector) presente en las mismas, desencadenando en última instancia un efecto, que en este caso será un potencial eléctrico que codificará la imagen que nos llegue al cerebro. Además, las opsinas también se encuentran presentes en algunos grupos de bacterias, desempeñando una función fototáctica que será de ayuda en su supervivencia.

Pues bien, dicha característica ha hecho que se les pueda sacar mucho partido a este tipo de proteínas, ya que su implantación en ciertos grupos neuronales en el cerebro de ratones ha permitido controlar el encendido y el apagado de determinadas respuestas fisiológicas como el miedo o el placer. La iluminación o no de estos grupos neuronales con una luz de longitud de onda precisa, desencadenaría la supresión o la activación de las mencionadas respuestas fisiológicas, independientemente de si los animales eran sometidos a un estímulo externo amenazador o no. Es por ello que, además de curioso, este método podría suponer un avance en la creación de nuevas terapias frente a la depresión, la ansiedad, el estrés post-traumático, adicciones y otros trastornos neurológicos, para de ese modo poder prescindir del uso de fármacos, que en muchas ocasiones acarrean efectos secundarios adversos. De igual manera, las proteínas fotosensibles pueden ser utilizadas en estudios de neuromodulación para estimular las vías neuronales afectadas en pacientes con Alzheimer o Párkinson para así poder estudiarlas y reestablecerlas.

 

Y no solo esto, realmente el uso de este y otros tipos de proteínas sensibles a la luz que estén unidas a un dominio efector deja abierta una amalgama de posibilidades muy amplia, ya que con ellas se puede desencadenar la activación y desactivación de una gran diversidad de genes con funciones muy diversas. ¿Te imaginas poder tratar una enfermedad crónica simplemente aplicando una luz a la zona afectada? Se me ocurre que uno podría echar a volar la mente y vislumbrar la gran cantidad de patologías que pueden llegar a tratarse con este método.

Pero, aún existen una serie de trabas que deben ser tenidas en cuenta, como el hecho de que en el caso del tratamiento a nivel cerebral y en zonas internas en el organismo se necesitaría implantar un mecanismo de iluminación en el interior del paciente para que la luz tenga acceso a la zona estimular, así como la necesidad de usar vectores virales para implantar en el individuo el gen que dé lugar a la proteína sensible a luz, lo cual puede suponer un riesgo para la salud.

Por ello, y aun con todas las posibilidades descritas, esta técnica aún está en vías de desarrollo, y hay que esperar a obtener más resultados que sean satisfactorios y que además avalen la seguridad en fase pre clínica con animales, antes de dar el salto hacia el tratamiento en pacientes humanos.

 

Nature vol29 April 2010
En esta imagen se describe el proceso de implantación de un gen productor de una proteína sensible a la luz, así como de la fibra óptica que producirá el haz de luz necesario para activar dicha proteína, que desencadenará la función celular de interés. Imagen extraída de ‘Neuroscience: Iluminating the brain’. Nature 465: 26-29. 2010

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