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Juan Carlos GilJosé EdelsteinIgnacio CrespoBorja TosarFrancis VillatoroHéctor SocasLuisa Achaerandiogen en neuronas mann nagelvirus transporte material genéticoproteína expresión neuronalneuronas activación estímulos luzoptogenética activación neuronalelectrodos cerebrales neuralinkestimulación neuronal electrodosnobel neurona pipetas vidrioestimulación uniforme neuronas cercanasestructura capa características genéticasestimulación neuronal características genéticasboyden reacción en tejidossistemas vivos estimulación neuronaloptogenética acuñado por misenbockmisenbock término optogenética 2006deiseroth prueba optogenética en ratonesestimulación luz neuronas editadas genéticamenteoptogenética conecta genética comportamientoluz neurociencia relaciones causaleslaboratorio controlado exploración causaloptogenética herramienta investigación básicapremio nobel optogenéticaproteínas retina retinosis pigmentariapaciente retinosis pigmentaria desencadena vistaoptogenética neuronas retinaretinosis pigmentaria técnica optogenéticaneuronas sensibles a la luzenfermedades del sueño optogenéticaMisenbockDeiserothMannNagelStanfordNobelIgnacio CrespoNeuralinkPeter HegelmanGeorg NagelKarl DeisserothHegemannIgnacioHéctor SocasPremio NobelXenopus
Estimulación Luz Neuronas editadas genéticamente
Con
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Se describe cómo Misenbock recuperó una investigación anterior y acuñó el término 'optogenética' en 2006, tras lo cual Deiseroth logró probar la técnica en ratones.
…ha gobernado las redes sociales estos días porque se ha compartido el vídeo de cómo recibía la noticia su familia, todo muy bonito y lo que hizo Deiseroth prácticamente recién llegado a Stanford fue coger esta idea, pedir la información y todo lo que hizo. Mann y de Nagel, e introducir el gen en neuronas, ya por fin, para ver qué es lo que ocurría. Y efectivamente, al final estamos diciendo introducirlo sin dar muchos detalles, pero bueno, no tiene mucha novedad. Es utilizar virus para que introduzcan este material genético en las células que nos interesa y que esas células lo expresen a su vez produciendo la proteína. Lo consiguió. Consiguió que esas neuronas se activaran rápidamente ante estímulos de luz de forma muy específica. Y habrá gente que hasta aquí diga: ¿hacía falta estas alforjas para este viaje? Porque de toda la vida hemos escuchado que podemos introducir electrodos en el cerebro, o sea, al final lo que pretende Neuralink, y si son muy finitos, pues digo yo que estimularán las neuronas de la zona. el problema es que no es tan fácil, primero, si realmente consigo introducirlo, que hay técnicas para ello, y de hecho fueron premiadas también con un Nobel en una neurona que suelo hacer con pipetas de vidrio, bueno, puedo estimular esa neurona, pero si lo que hago es dejarlo en una zona y pretendo que se estimulen las que están justo alrededor ahí ya hay una cuestión estadística, probablemente no se estimulen todas, se estimularán algunas y otras no, y luego que a veces lo que me interesa es que se estimulen todas las que forman parte de una estructura o de una capa que compartan alguna característica genética entre sí y es al menos de lo que expresan y Por ahí es por donde va esta investigación: el poder a la carta, elegir la característica común de aquellas neuronas exactas que me interesa que se activen y que efectivamente se activen. Que no dependa de aspectos estocásticos como dependería el estímulo a través de electrodos y pues, como digo, Deiseroth consiguió esta reacción en tejidos pero como decíamos, la idea era llevarlo a sistemas vivos más complejos. Así que en 2005 consiguieron en tejidos, en 2006 recupera esta investigación Misenbock, que lo habíamos comentado al principio, y pone ya el término optogenética, y en 2007, porque había seguido de Iseroth con todo esto, consigue probarlo en ratones; consigue que la estimulación a través de luz de unas neuronas concretas editadas genéticamente para que expresen esta proteína genere el movimiento en los bigotes del ratón. Esto ya es fantástico porque es conectar genética con comportamiento. A través de la luz, a través de la neurociencia, pero conecta ambos mundos. Por supuesto, siempre en una situación muy de laboratorio, muy concreta, pero que nos permite explorar; explorar y establecer esas relaciones causales, y esto lógicamente tiene su parte aplicada porque hasta aquí. Está muy bien para investigación básica; de hecho, es un premio de investigación básica. Lo insistieron en el anuncio del Nobel, pero también comentaban que ya había tenido cierta utilidad clínica: lo habían utilizado para introducir estas proteínas en las pocas neuronas de la retina de un paciente con retinosis pigmentaria, que había perdido la actividad de las neuronas que normalmente recibirían la luz y que podrían por lo tanto desencadenar la vista en este caso. Como las ha perdido y si conseguimos hacer sensibles las neuronas que siguen presentes en la retina y que en condiciones normales no serían tan sensibles a la luz. Esto se puede hacer en principio. Con esta técnica lo probaron y aunque de manera muy básica empezó a poder distinguir luces y sombras con gran contraste. Esto es devolver la vista hasta cierto punto con la técnica. Habrá que ver cómo se sigue desarrollando, para qué otras cosas se puede utilizar, pero sí que se tantea, por ejemplo, para enfermedades del sueño; cabe la posibilidad de que pueda funcionar. Luisa nos habló de experimentos en su momento relacionados con recuerdos que desencadenan reacciones de miedo; incluso en 2012 ya se empezaron a encontrar estas relaciones para poder borrar recuerdos. Un año después ya hay un artículo que indica la…
Significado #1 · Palabras #1
Ignacio Crespo explica que Peter Hegelman, Georg Nagel y Karl Deisseroth recibieron el Premio Nobel por su trabajo en optogenética, una técnica para controlar la expresión de genes mediante luz.
Habla: Ignacio CrespoSignificado #7optogenética control genes luzpremio nobel peter hegelmanneurociencia implicaciones optogenéticaestudio cerebro optogenética…y lo primero es decir que aunque el láser puede tener que ver, por la misma regla de tres podríamos decir que la fibra óptica, que fue otro premio distinto. Así que vamos a ir desde la base, vamos a explicar cuál es el problema que aquí se intenta resolver. El premio Nobel, empecemos con los nombres tal vez, se ha repartido en este caso entre Peter Hegelman, Georg Nagel y Karl Deisseroth. y estas tres personas han estado trabajando en la línea de la optogenética que viene a ser la capacidad de controlar a través de la luz la expresión de determinados genes y por ningún lado por ahora aparece la palabra neuro porque aunque ha tenido unas implicaciones muy importantes en la neurociencia no se restringe sólo al estudio de la neurociencia pero qué implicaciones ha tenido porque realmente ha ganado el premio por esa parte. ha ganado el premio por cuanto ha arrojado de luz, valga ahí el juego, al estudio del cerebro. Y es que nos enfrentábamos a un gran problema, un Problema que arrastra la neurociencia desde antes de ser neurociencia y es encontrar la relación causal entre las estructuras y la actividad del cerebro y nuestro comportamiento. No solamente que haya correlaciones, que se presente a la vez la actividad de…
Ignacio Crespo explica cómo investigadores utilizaron proteínas del sistema visual de la mosca del vinagre para activar neuronas mediante luz, y comenta sobre una conversación durante la ceremonia del Premio Nobel donde se evitó hablar de los investigadores no premiados.
Habla: Ignacio CrespoSignificado #11 · Palabras #11proteínas visuales mosca del vinagreactivación neuronal mediante luzpotencial de acción celularpremio nobel comunicación escuetaescala temporal milisegundos activaciones…cosas parecidas. A través de edición genética había cogido proteínas que están presentes en el sistema visual de la drosófila melanogáster, de la mosca del vinagre, y las había utilizado para que, en lugar de formar parte de un sistema visual, reaccionaran a la luz y estimularan una célula, o sea, permitieran que se despendiera un potencial de acción. que es un poco lo que se está buscando, activar en este caso una neurona sería a través de esto, problema, y es verdad que en la ceremonia en la que se anunció el Nobel cuando preguntaron esto, la comunicación fue muy escueta, dijeron no hablamos de las personas que no han sido premiadas pero de los documentos que hemos subido. se le nombra y se insiste en que era lento. Hablábamos de que la escala temporal en la que queríamos hacer estas activaciones era de milisegundos. Y aquí, vamos, jugaba en otra liga. ¿Por qué? Porque era una cadena. Ya hemos dicho que eran varias proteínas que en cascada iban activando a unas a otras. Eso implica cierto retardo por mucho que quieras. Así que hacía falta algo distinto. Y aquí es donde ya entran los premiados. En concreto…
Ignacio Crespo explica la búsqueda de un gen para controlar neuronas con luz, detallando el proceso de prueba realizado por Hegemann y Nagel.
Habla: Ignacio CrespoSignificado #9gen para controlar neuronas hegemann nagelgenes activar desactivar células expresadas…de esta rhodopsina, comparándola con la nuestra, dijeron: bueno, pues si se parecen tanto de aspecto, probablemente también compartan características en los genes que las codifican. Hicieron búsqueda y encontraron dos que podían ser los que estuvieran detrás. Al final pensemos que lo que buscaban estos científicos a largo plazo era encontrar el gen para poder introducirlo en neuronas y que de esa manera reaccionaran a la luz cuando les interesara, pudieran encenderlas y apagarlas. Bueno, pues estos dos genes había por lo tanto que probarlos, había que ver cuál era el que era capaz de activar o desactivar ante la luz las células que lo expresaran y para eso lo que hizo Hegemann fue contactar con otro de los premiados, con Nagel; el Nagel, Nagel no estoy seguro porque como es Georg no sé exactamente cómo se pronunciaría. Lo que hizo fue probar a introducir estos dos genes, por separado, por supuesto. en ovocitos de rana, de Xenopus, que ya hemos hablado otras veces aquí de ellas, son muy típicas en investigación, aquellos Xenobots que se crearon, que eran modificando embriones de rana, pues iba por aquí, por este camino entonces probó introducir la…
Ignacio Crespo explica que el método inicial para controlar neuronas con luz era demasiado complejo y lento, buscando una alternativa más eficiente.
Habla: Ignacio CrespoSignificado #18control neuronal con luzreacción tipo presa ignacio crespoactivación lumínica neurona persistenteindependencia de otras sustancias…partículas entre el interior y el exterior de la célula era el que reaccionaba la luz no había una cascada efectivamente era una misma molécula lo cual reducía muchísimo la complejidad y lo aceleraba todo mucho hasta aquí fantástico el problema es ¿Que no era el tipo de reacción que necesitaban? Necesitaba que fuera fuera más como una presa que se abre. No un intercambio de partícula por partícula, sino yo lo activo con luz una vez y ya me olvido porque eso queda abierto hasta que lo desactive o hasta que me interese. Y además que no dependiera de otras sustancias, que fuera fácil, sencillo. Así que probaron la segunda. Y efectivamente la segunda de estas proteínas sí que funcionó, que fue en 2005 esto: el receptor P2X2, bueno pues consiguieron que funcionara correctamente con luz azul, podía estimularse. Y ya vemos entonces cómo se introducen en la ecuación estos dos…
Se describe cómo Misenbock recuperó una investigación anterior y acuñó el término 'optogenética' en 2006, tras lo cual Deiseroth logró probar la técnica en ratones.
Significado #1 · Palabras #1gen en neuronas mann nagelvirus transporte material genéticoproteína expresión neuronalneuronas activación estímulos luzoptogenética activación neuronalelectrodos cerebrales neuralinkestimulación neuronal electrodosnobel neurona pipetas vidrioestimulación uniforme neuronas cercanasestructura capa características genéticasestimulación neuronal características genéticasboyden reacción en tejidossistemas vivos estimulación neuronaloptogenética acuñado por misenbockmisenbock término optogenética 2006deiseroth prueba optogenética en ratonesestimulación luz neuronas editadas genéticamenteoptogenética conecta genética comportamientoluz neurociencia relaciones causaleslaboratorio controlado exploración causaloptogenética herramienta investigación básicapremio nobel optogenéticaproteínas retina retinosis pigmentariapaciente retinosis pigmentaria desencadena vistaoptogenética neuronas retinaretinosis pigmentaria técnica optogenéticaneuronas sensibles a la luzenfermedades del sueño optogenética…ha gobernado las redes sociales estos días porque se ha compartido el vídeo de cómo recibía la noticia su familia, todo muy bonito y lo que hizo Deiseroth prácticamente recién llegado a Stanford fue coger esta idea, pedir la información y todo lo que hizo. Mann y de Nagel, e introducir el gen en neuronas, ya por fin, para ver qué es lo que ocurría. Y efectivamente, al final estamos diciendo introducirlo sin dar muchos detalles, pero bueno, no tiene mucha novedad. Es utilizar virus para que introduzcan este material genético en las células que nos interesa y que esas células lo expresen a su vez produciendo la proteína. Lo consiguió. Consiguió que esas neuronas se activaran rápidamente ante estímulos de luz de forma muy específica. Y habrá gente que hasta aquí diga: ¿hacía falta estas alforjas para este viaje? Porque de toda la vida hemos escuchado que podemos introducir electrodos en el cerebro, o sea, al final lo que pretende Neuralink, y si son muy finitos, pues digo yo que estimularán las neuronas de la zona. el problema es que no es tan fácil, primero, si realmente consigo introducirlo, que hay técnicas para ello, y de hecho fueron premiadas también con un Nobel en una neurona que suelo hacer con pipetas de vidrio, bueno, puedo estimular esa neurona, pero si lo que hago es dejarlo en una zona y pretendo que se estimulen las que están justo alrededor ahí ya hay una cuestión estadística, probablemente no se estimulen todas, se estimularán algunas y otras no, y luego que a veces lo que me interesa es que se estimulen todas las que forman parte de una estructura o de una capa que compartan alguna característica genética entre sí y es al menos de lo que expresan y Por ahí es por donde va esta investigación: el poder a la carta, elegir la característica común de aquellas neuronas exactas que me interesa que se activen y que efectivamente se activen. Que no dependa de aspectos estocásticos como dependería el estímulo a través de electrodos y pues, como digo, Deiseroth consiguió esta reacción en tejidos pero como decíamos, la idea era llevarlo a sistemas vivos más complejos. Así que en 2005 consiguieron en tejidos, en 2006 recupera esta investigación Misenbock, que lo habíamos comentado al principio, y pone ya el término optogenética, y en 2007, porque había seguido de Iseroth con todo esto, consigue probarlo en ratones; consigue que la estimulación a través de luz de unas neuronas concretas editadas genéticamente para que expresen esta proteína genere el movimiento en los bigotes del ratón. Esto ya es fantástico porque es conectar genética con comportamiento. A través de la luz, a través de la neurociencia, pero conecta ambos mundos. Por supuesto, siempre en una situación muy de laboratorio, muy concreta, pero que nos permite explorar; explorar y establecer esas relaciones causales, y esto lógicamente tiene su parte aplicada porque hasta aquí. Está muy bien para investigación básica; de hecho, es un premio de investigación básica. Lo insistieron en el anuncio del Nobel, pero también comentaban que ya había tenido cierta utilidad clínica: lo habían utilizado para introducir estas proteínas en las pocas neuronas de la retina de un paciente con retinosis pigmentaria, que había perdido la actividad de las neuronas que normalmente recibirían la luz y que podrían por lo tanto desencadenar la vista en este caso. Como las ha perdido y si conseguimos hacer sensibles las neuronas que siguen presentes en la retina y que en condiciones normales no serían tan sensibles a la luz. Esto se puede hacer en principio. Con esta técnica lo probaron y aunque de manera muy básica empezó a poder distinguir luces y sombras con gran contraste. Esto es devolver la vista hasta cierto punto con la técnica. Habrá que ver cómo se sigue desarrollando, para qué otras cosas se puede utilizar, pero sí que se tantea, por ejemplo, para enfermedades del sueño; cabe la posibilidad de que pueda funcionar. Luisa nos habló de experimentos en su momento relacionados con recuerdos que desencadenan reacciones de miedo; incluso en 2012 ya se empezaron a encontrar estas relaciones para poder borrar recuerdos. Un año después ya hay un artículo que indica la…
Ignacio Crespo explica cómo funciona un canal iónico activado por luz en el proceso de optogenética, detallando la despolarización neuronal que se produce al abrirse dicho canal.
Habla: Ignacio CrespoSignificado #6optogenética activar desactivar zonas cerebralesinterruptor zonas concretas del cerebroignacio crespo investigación optogenéticaoptogenética canal iónico activadodespolarización neuronal por luz azulproteína canal tridimensional neuronapotencial de acción optogenética fisiológica…para poder llegar a conseguir cuál es la proteína que nos interesa para luego poder secuenciarla y finalmente llegar a este médico, neurocientífico, bioingeniero, psiquiatra, bueno, espectacular para 54 años que tiene, aunque está en su prime, lo sabemos. y básicamente que te englobe, hacer que esto que hemos descubierto realmente lo podamos aplicar y ¿para qué? Pues para hacer ese interruptor del que estamos hablando de determinadas zonas concretas del cerebro. Ya no es simplemente voy a ver en esta parte del cerebro cómo funciona, ya voy a ver si te activo aquí funciona y si te apago aquí qué pasa; esto es otro nivel completamente diferente, clarísimo y súper interesante y luego también quería decir que no sé si por ejemplo a la hora de comprenderlo que se abre un Canal iónico que se activa: esa proteína con luz significa que básicamente cuando nosotros hacemos incidir en esa proteína luz azul, porque tiene que ser de una longitud de onda determinada, se produce una activación de esa proteína de tal manera que se abre ese canal; porque realmente a nivel tridimensional se genera un canal. A nivel de neurona se produce la despolarización porque cuando está cerrado el canal tenemos la parte dentro del citoplasma de la neurona negativa y la parte exterior positiva al abrir ese canal, se despolariza y se genera el potencial de acción, con lo cual esa es la manera fisiológica en la que conseguimos a través de la luz y a través de esta optogenética conseguir esa despolarización. También, pues señalar que esta proteína se expresa a través del virus, como muy bien ha dicho Ignacio, y que es una técnica que ya se conocía; que no se necesita CRISPR para todo, se puede utilizar enzimas de restricción para poder añadir esta secuencia a…
Héctor Socas explica las dificultades para conectar el nervio óptico a un chip y presenta la optogenética como una alternativa interesante.
Habla: Héctor SocasSignificado #10optogenética alternativa al chipneuronas motoras capa cerebralproteína boyden en neuronasvirus modifica genoma neuronal…de que realmente cada una de sus neuronas, porque están muy pegadas algunas que son motoras y algunas que son sensitivas, por ejemplo, nervios que recorren nuestro cuerpo, pues que cada una de ellas esté conectada con lo que tenemos. Eso es lo que es difícil. Podemos introducir a través de la membrana electrodos muy finos, pero esto daña las neuronas; eso sería el primer problema, y segundo, es un trabajo enormemente complejo tener que hacerlo una a una. Por eso es tan interesante lo que se plantea con la optogenética, optogenómica. La opción de buscar qué tienen en común las neuronas motoras de una capa del cerebro, qué gen expresan en común para ver acá dónde acaban y por lo tanto pintarlas todas juntas a la vez, por decirlo así. Hacer que todas ellas expresen la proteína; ese “pintarlas todas juntas a la vez”, básicamente, Ignacio, viene a ser meter un virus que puede modificar el genoma de esas neuronas en concreto, que sea capaz de reconocerlas, hacer la modificación de tal manera que le introduzca el gen para que fabrique la proteína necesaria para ser sensible a la luz; ese es más o menos el procedimiento. Sí, pero no. Porque como decía antes Luisa, no se integran los cromosomas. Eso es importante. Pero sí, efectivamente, es que el virus sea el encargado de hacer esa adición genética en las células que a ti te interesa, porque son para las que tienen receptores. Y que luego…