Comprender a las neuronas con ayuda de la luz
Publicado: 3 de Marzo 2021
La optogenética es una técnica muy potente e innovadora que combina métodos genéticos y ópticos para estimular de manera selectiva los circuitos cerebrales mediante la luz.
Es una tecnología de vanguardia que inició su desarrollo en el 2005 por el Dr. Karl Deisseroth de la Universidad de Stanford. En el 2010 la revista Nature Methods lo nombró el método más importante del año.
Su uso en neurociencia se ha generalizado, teniendo un tremendo impacto en nuestra comprensión de la función cerebral.
Permite, por ejemplo, «prender» o «apagar» una o varias células para estudiar qué le pasa al sistema en estudio.
«Esto la convierte en una técnica muy potente para responderse peguntas sobre fisiología celular, circuitos neuronales e incluso comportamiento de animales, entre otras cosas» relata el Dr. Fernando Ortiz, investigador del Instituto de Ciencias Biomédicas de la Universidad Autónoma de Chile.
Gran cantidad de estudios han implementado una variedad de herramientas que permiten la manipulación de neuronas con luz, incluidos canales iónicos activados por luz o receptores acoplados a proteína G, entre otras innovaciones.
«En este contexto, la calibración adecuada de la fotoestimulación in vivo sigue siendo crucial para diseccionar los circuitos cerebrales o investigar el efecto de la actividad neuronal en subpoblaciones específicas de neuronas y glía» señala una publicación en la que participa el Dr. Ortiz.
Paso a paso
La revista Methods in Molecular Biology, que se especializa en nuevos protocolos experimentales para el área de biología molecular, invitó al especialista y a la Dra. María Cecilia Angulo, del Instituto de Psiquiatría y Neurociencias de Paris a describir paso a paso la metodología propuesta por el equipo en un proyecto del 2018.
«En dicho proyecto nos enfocamos en proponer una nueva metodología que permitiera realizar estudios de optogenetica in vitro y en vivo durante el desarrollo temprano de un individuo. Esto porque debido a limitantes técnicas asociadas a la cirugía y a la expresión de proteínas, la gran mayoría de las investigaciones que utilizan optogenética lo hacen en tejido maduro o animales adultos» comenta el Dr. Ortiz.
Es así como desarrollaron un estudio de interacción neurona-glia durante el desarrollo del sistema nervioso como experimento de «prueba de concepto» y establecieron una especie de «guía» o «receta» para realizar este tipo de estudios.
«Este segundo artículo tiene una estructura completamente distinta, se enfoca en el paso a paso y los detalles del quehacer de un laboratorio, que es lo que finalmente permite reproducir los resultados, por ejemplo, cuantas gotas de pegamento usar o cuantos minutos exactos esperar entre un procedimiento y otro. En una época donde la ciencia experimental pasa por una crisis de reproducibilidad, este fue un muy buen ejercicio y experiencia” señala el investigador.
El futuro: cada vez menos invasivo
Hemos pasado de la manipulación de neuronas con un electrodo o cable, a estímulos basados en la aplicación de luces de colores, para llegar ahora a una aproximación casi completamente no invasiva a través del agua de beber o la comida.
«Como el uso de DREADDS, del inglés; designer receptors exclusively activated by designer drugs, en el que en vez de expresar proteínas que responden a la luz, se usan proteínas receptoras que se activan o inhiben con una molécula especifica. De esta manera basta con administrarle esa molécula al individuo, por ejemplo, en el agua que bebe, para obtener el efecto deseado (inhibición o activación)» comenta el Dr. Ortiz.
Todas estas técnicas, como cualquier aproximación experimental, poseen ventajas y desventajas y cada investigador/a debe decidir que usar, cuando y por qué.
«En nuestro laboratorio (www.myelin-lab.cl) actualmente utilizamos optogenética en vivo para estudiar la fisiología de los astrocitos, pues en nuestro caso en particular (estudios en mielina) esa técnica nos otorga mayor precisión que el uso de DREADDs o electrodos» finaliza.