Dalle alghe a un interruttore per le cellule nervose
Karl Deisseroth, Peter Hegemann e Georg Nagel
All’origine dell’optogenetica c’è lo studio di un organismo apparentemente molto lontano dal cervello umano: Chlamydomonas, un’alga unicellulare capace di muoversi verso una sorgente luminosa.
Peter Hegemann si interessò ai meccanismi che consentivano all’alga di reagire alla luce. Nei primi anni Duemila, insieme a Georg Nagel, arrivò alla scoperta della canalrodopsina (channelrhodopsin), una proteina presente sulla superficie cellulare dotata di caratteristiche particolari.
Quando viene illuminata con luce blu, nella proteina si apre infatti un canale attraverso il quale possono fluire ioni carichi, generando un impulso elettrico. Hegemann e Nagel scoprirono inoltre che la proteina poteva rendere sensibili alla luce anche altre cellule nelle quali veniva introdotta.
Era il principio necessario per trasformare la luce in uno strumento capace di controllare l’attività cellulare.
Deisseroth porta la tecnica nei neuroni
Il passaggio successivo fu compiuto da Karl Deisseroth, che introdusse il gene della canalrodopsina nelle cellule nervose di ratto.
Illuminando i neuroni con luce blu riuscì a innescare un segnale nervoso. Il risultato venne pubblicato nel 2005 e rappresentò un passaggio fondamentale nello sviluppo della tecnica.
Due anni più tardi Deisseroth riuscì a utilizzare lo stesso meccanismo nel cervello di topi vivi. Nasceva così quella che oggi viene definita optogenetica, un metodo che permette di controllare i segnali nervosi attraverso la luce.
Studiare i circuiti del cervello
Comprendere in che modo il cervello governi comportamenti, emozioni e funzioni dell'organismo rappresenta da tempo una delle grandi sfide della ricerca biomedica.
Nel corso del Novecento gli scienziati erano riusciti progressivamente ad associare determinate aree cerebrali a specifiche funzioni, ma gli strumenti disponibili presentavano importanti limiti nello stabilire relazioni causali.
L'optogenetica ha fornito ai ricercatori uno strumento nuovo per intervenire selettivamente sull'attività delle cellule nervose e osservare le conseguenze sul funzionamento dei circuiti cerebrali.
L'optogenetica offre opportunità per mappare il cervello in un modo che un tempo potevamo solo sognare
, ha spiegato Per Svenningsson, presidente del Comitato Nobel per la Fisiologia o Medicina.
Dalle neuroscienze alle possibili applicazioni cliniche
La tecnica ha rapidamente acquisito rilevanza internazionale nella ricerca neuroscientifica. Attraverso l'optogenetica è stato possibile individuare e studiare circuiti neurali coinvolti in memorie specifiche, emozioni e comportamenti, compresi quelli rilevanti per diversi disturbi neurologici e psichiatrici.
Le possibili applicazioni riguardano anche la medicina clinica. Secondo l'Assemblea Nobel, i ricercatori stanno utilizzando questo approccio anche in studi che tentano di ripristinare la vista nelle persone con disabilità visiva.
Il Nobel 2026 riconosce quindi un percorso iniziato dallo studio della risposta alla luce di un'alga unicellulare e arrivato allo sviluppo di uno degli strumenti più importanti per esplorare il funzionamento del sistema nervoso.
Le scoperte di Deisseroth, Hegemann e Nagel hanno permesso di osservare e manipolare con una precisione prima non disponibile specifici circuiti neurali, aprendo nuove possibilità per comprendere come l'attività delle cellule nervose contribuisca alla formazione di comportamenti, emozioni e memorie.
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