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Juan Carlos GilJosé EdelsteinIgnacio CrespoBorja TosarFrancis VillatoroHéctor SocasLuisa Achaerandioestimulación 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 optogenéticaDeiserothFundación BBVAEspañapremio Fronteras de ConocimientoIgnacio CrespoPeter HegelmanGeorg NagelKarl DeisserothDeiseroffpremio NobelFrancis VillatoroMisenbockPeter HegemannLa naranja mecánicaIgnacioHéctor SocasParkinsonCamillo GolgiCLAMPNeuralink
Neurociencia técnicas optogenéticas laboratorios
Con
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Se describe cómo la optogenética conecta la genética con el comportamiento animal, permitiendo explorar relaciones causales a través de la luz y la neurociencia en un entorno de laboratorio controlado.
…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 #2 · 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 #3 · Palabras #4optogenética 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 las dificultades iniciales para obtener y estudiar la rhodopsina utilizada en optogenética, destacando su escasez en algas y la necesidad de identificar el gen que la codificaba.
Habla: Ignacio CrespoSignificado #11 · Palabras #10rhodopsina en algasgenoma rhodopsina neurocienciaproteína rhodopsina vertebradospurificación rhodopsina difícil…había una molécula que reaccionaba a la luz, una rhodopsina, en este caso de canal, que curiosamente, cuando midieron el tiempo que tardaba en reaccionar, estaba en la escala de los miles. Segundos. Esto ya era llamativo porque nos indicaba que la rhodopsina Que actuaba en este caso no debía ser parecida a la que conocíamos en vertebrados, por ejemplo la que hay en nuestros ojos, que tarda un poquito más porque necesita esa cascada de otras reacciones previas. Y esto era muy interesante como herramienta para metérsela en la caja de herramientas y luego sacarla para estudiar la neurociencia; estaba muy en el aire. Solamente sabían que existía, estaban cantidades muy pequeñas en estas algas, con lo que purificarlo era difícil y había que explorar el genoma para ver cuál era el gen que codificaba para esa proteína, no era fácil. Por suerte, otros grupos de investigadores, no premiados en este Caso, ya habían secuenciado el genoma. Y echando un ojo a la estructura de esta proteína, de esta rhodopsina, comparándola con la nuestra, dijeron: bueno, pues si se parecen tanto de aspecto, probablemente también compartan características en los genes que…
Ignacio Crespo plantea una pregunta sobre la necesidad de métodos complejos como la optogenética para activar neuronas, comparándolos con alternativas más tradicionales como los electrodos cerebrales que Neuralink busca implementar.
Habla: Ignacio CrespoSignificado #19optogenética activación neuronalelectrodos cerebrales neuralinkestimulación neuronal electrodos…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…
Se describe cómo la optogenética conecta la genética con el comportamiento animal, permitiendo explorar relaciones causales a través de la luz y la neurociencia en un entorno de laboratorio controlado.
Significado #2 · Palabras #1estimulación 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…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 menciona un aumento en la atención mediática sobre las técnicas de optogenética a partir de 2016-2017, impulsado por el premio Fronteras de Conocimiento otorgado a Deiseroth y la Fundación BBVA.
Significado #1 · Palabras #2optogenética tratamiento estrés postraumáticooptogenética y agresión estudios inicialesnaranja mecánica referencia optogenéticapremio nobel optogenética cajal golgiclamp estimular neurona específica vidrioneurohistologías investigación cajal golgipremio nobel optogenética deiseroffoptogenética neurociencia aplicación clínicaoptogenética premio fronteras conocimientodeiseroth fundación bbva optogenéticaneurociencia técnicas optogenéticas laboratorios…posibilidad de generar recuerdos falsos, recuerdos que en ese caso es simplemente relacionar una emoción con un estímulo, algo muy básico; no pensemos que está creando fantasías en la cabeza del ratón, no tiene por qué haber ni siquiera una narrativa detrás. Pero bueno, su relación con las emociones, con el tratamiento del síndrome de estrés postraumático, por ejemplo, podría ser muy interesante e incluso con la agresión. Hay algunos estudios que van por ahí donde la gente ya se le ponen los pelos de punta, lógicamente, porque traen recuerdos de la naranja mecánica y cositas similares, pero bueno, eso ya es muy a largo plazo, no es lo que nos debería preocupar ahora. Y por englobarlo un poco, Yo creo que este premio, por mucho que nos pueda parecer básico en algunos aspectos, tiene una esencia muy fundamental, que es lo que a mí me gusta; abre muchas puertas, es una herramienta, una herramienta como podía ser el premio que recibió Cajal y Golgi por la atención y que abrió camino a un montón de investigaciones en neurohistologías súper interesantes, o por ejemplo lo que comentábamos del CLAMP de poder estimular una neurona específica que hemos conseguido unir con una pipeta de vidrio. Así que no es nada nuevo, ya lo conocíamos; ha dado investigaciones interesantes y dará más en el futuro, pero creo que es un premio muy merecido. No sé qué opináis vosotros. Sí, este es un premio que se puso sobre todo a Deiseroff, al más joven, que tiene 54 años; los otros tienen bastante más años: 73, 74, 71, perdón, 73 y 71. Cuando ocurrió eso de la retinosis pigmentaria en el 2021, fue un momento que dijo: esta técnica que estaba revolucionando la neurociencia, la neurociencia ya había recibido muchos premios; de repente tiene una aplicación clínica y salta a la luz Disseroff, candidato al premio Nobel, ¿no? Y ya se acompañaba a Disseroff con diferentes individuos y bueno, aquí se le ha acabado con, digamos, los precursores en lugar de con la gente que en paralelo desarrolló la optogenética. Diría que además se suma también un repunte que hubo de este tipo de técnicas mediáticamente en 2016-2017. Aquí en España, por ejemplo, lo vivimos a raíz del premio Fronteras de Conocimiento, que también lo recibió el de la Fundación BBVA en esa época. Y fue precisamente a Deiseroth; no recuerdo si estaban los otros dos también, pero mínimo Deiseroth lo ganó, ahora lo buscaré. Entonces empezamos a escuchar mucho más sobre estas técnicas, muchos laboratorios las implementaron y una de las cosas que se comenta a raíz del premio es que lo que se está premiando es una tecnología que no es excepcional en el mejor de los sentidos; ya ha llegado a prácticamente todos los laboratorios con cierto nivel en el ámbito de la neurociencia, hasta ese punto es relevante, se ha vuelto básica en el sentido más interesante de la palabra. Sí. El premio BBVA de 2016 fue para Deyseroff, su primer coautor del artículo famoso, Boyden, que es uno de su grupo, y Miezenbach. Justo lo estoy viendo. Era un premio básicamente a la autogenética, no incluía la fisiología debajo de la autogenética asociada a…
Ignacio Crespo explica el siguiente paso en la investigación sobre optogenética: pasar de observar cómo funciona una zona del cerebro a activar o desactivar esa zona para ver los efectos.
Habla: Ignacio CrespoSignificado #8biofísico proteínas algas activación lumínicainvestigación experimental secuenciación proteínasneurocientífico bioingeniero psiquiatra añosoptogenética 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…predije para química, pensé que sería premio Nobel de química, básicamente por la autogenética y aquí lo han convertido en no premio de medicina, sino premio de fisiología, con la excusa de la medicina. Gracias a incluir el mecanismo de los canales iónicos. Pues sí, yo no sé si corresponde por aportar un poquito simplemente dos cosillas Lo primero que me parece un trabajo en equipo pues muy interesante porque tenemos al biofísico que se percata de esas proteínas o algo que hay en esas algas que se activa por la luz esa persona que tiene esa formación para darse cuenta de eso. Luego está el que es experimental y puede encajarlo en un experimento 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…
Ignacio Crespo explica cómo la tecnología de optogenética podría utilizarse para recuperar zonas dañadas y menciona posibles aplicaciones en enfermedades como el Parkinson y la epilepsia.
Significado #15optogenética para recuperar zonas dañadasaplicaciones de optogenética parkinson epilepsiaignacio crespo tecnología optogenética…que en nuestro cuerpo hay muchísimos receptores que son transductores biológicos, como entre ellos está la retina y la cóclea; que al final un transductor no deja de ser un elemento que te va a transformar una energía pues ya sea de sonido o de luz en Otra una energía en otra y en ese nivel podemos introducir esta tecnología para poder recuperar quizás a través de esta tecnología, como digo, estas zonas que pueden tener esta peculiaridad. Incluso llegar, si he escuchado que se quiere investigar, la idea es que se llegue a investigar en campos como para el Parkinson o para la epilepsia incluso. Entonces puede tener bastantes aplicaciones. Y mirando esto y con otra cosa que dijo Ignacio, que es que me he topado con una palabra preciosa y la tengo que sacar, que es que cuando tú activas el cerebro y determinados grupos de neuronas también puedes activar poblaciones enteras de neuronas y una…
Héctor Socas explica las dificultades para conectar el nervio óptico a un chip y presenta la optogenética como una alternativa interesante.
Habla: Héctor SocasSignificado #14optogenética 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…