Le scoperte sull’optogenetica vincono il premio Nobel per la Medicina o la Fisiologia 2026. Ad annunciare i vincitori (Karl Deisseroth, Peter Hegemann e Georg Nagel) dal Karolinska Institutet di Stoccolma è stato il segretario generale dell’Assemblea dei Nobel, Thomas Perlman. I tre scienziati, premiati «per le loro scoperte relative ai canali ionici attivati dalla luce e all’optogenetica», si divideranno 12 milioni di corone svedesi (1 milione in più rispetto agli ultimi anni), pari a circa 1,066 milioni di euro.
Che cos’è l’optogenetica
L’optogenetica è un metodo che permette di dimostrare come le cellule nervose modellano ricordi, sentimenti e comportamenti nel cervello vivente. Il modo in cui il cervello governa le emozioni, i comportamenti e le funzioni corporee è stato a lungo un mistero. Nel XX secolo, i ricercatori hanno iniziato a studiare quali aree del cervello influenzassero determinate funzioni, ma i metodi utilizzati (come la stimolazione elettrica o i farmaci) non permettevano di dimostrare precise relazioni causali.
«L’optogenetica offre opportunità per mappare il cervello in un modo che un tempo potevamo solo sognare», afferma Per Svenningsson, presidente del Comitato Nobel per la Fisiologia o la Medicina. Grazie all’optogenetica, i ricercatori sono stati in grado di svelare i circuiti neurali che regolano specifici comportamenti rilevanti per i disturbi neurologici e psichiatrici, come la malattia di Parkinson, la depressione e i meccanismi biologici legati alle dipendenze e alla tossicodipendenza. In medicina, i ricercatori stanno utilizzando questo metodo anche nel tentativo di ripristinare la vista nelle persone con disabilità visiva.
La scoperta
Tutto ebbe inizio con la curiosità di Peter Hegemann, che si chiedeva come la Chlamydomonas reinhardtii, un’alga verde unicellulare, fosse in grado di nuotare verso una fonte di luce (fototassi). Tra il 2002 e il 2003, Hegemann e Georg Nagel scoprirono la canalrodopsina (channelrhodopsin), una proteina algale dalle proprietà uniche presente sulla superficie della cellula. Quando questa proteina viene illuminata dalla luce blu, cambia forma e apre istantaneamente un canale ionico. Gli ioni carichi positivamente (come sodio e calcio) fluiscono all’interno della cellula, creando un impulso elettrico. Grazie ai loro esperimenti, i due scienziati scoprirono che, indipendentemente dalla cellula in cui veniva inserito il gene di questa proteina, questa diventava fotosensibile.
Il passo successivo è stato compiuto da Karl Deisseroth, che ha intuito come trasformare questa proteina in un interruttore controllato dalla luce per le cellule nervose dei mammiferi. Per inserire il gene dell’alga nei neuroni, Deisseroth ha utilizzato dei vettori virali (virus modificati e resi innocui capaci di trasportare il DNA target all’interno delle cellule).
Illuminando poi i neuroni ingegnerizzati con impulsi di luce blu, è riuscito a innescare artificialmente un segnale nervoso.
Ha pubblicato questa scoperta scientifica nel 2005 e, appena due anni dopo, nel 2007, è riuscito a far funzionare questo interruttore nel cervello di topi vivi e in movimento.
“Accendere” e “spegnere” i neuroni
Con il progredire della ricerca, gli scienziati hanno trovato il modo di poter silenziare i neuroni. Accanto alla canalrodopsina sono state così introdotte altre proteine fotosensibili, come l’alorodopsina. Tuttavia, a differenza della prima, l’alorodopsina si attiva con la luce gialla o arancione e pompa ioni cloruro (carichi negativamente) all’interno del neurone. Questo processo iperpolarizza la cellula, «spegnendo» temporaneamente il circuito nervoso e permettendo ai ricercatori di capire in tempo reale cosa succede quando un’area cerebrale smette improvvisamente di funzionare.
Le sfide del futuro
Nonostante l’assegnazione del Premio Nobel, ad oggi l’optogenetica non può essere applicata all’essere umano. La luce fa molta fatica a penetrare i tessuti biologici profondi e l’osso del cranio, motivo per il quale negli animali ha richiesto l’impianto di fibre ottiche invasive. La sfida del futuro sarà quindi sviluppare molecole ancora più sensibili, capaci di attivarsi con frequenze di luce vicine all’infrarosso (che penetrano più a fondo nei tessuti) o sistemi di stimolazione totalmente non invasivi.
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