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Optogenética control genes Luz
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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.
…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…
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 #1 · Palabras #1optogenética 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 Peter Hegelman, Georg Nagel y Karl Deisseroth recibieron el Premio Nobel por su trabajo en optogenética, y menciona una posible controversia relacionada con personas no premiadas.
Habla: Ignacio CrespoSignificado #11crick y la luz neuronaloptogenética técnica realistacontroversia premio nobel optogenética…fuera reversible para poder comparar rápidamente en un mismo sistema que ocurre cuando está activado y apagado y para eso necesitas intercalarlo prácticamente en el momento, es decir, cómo está activado, qué pasa si lo desactivo y comparar así varias veces. No había ninguna solución posible, aunque tanteó Crick precisamente esto en 1999, diciendo: si la hay, posiblemente tenga que ver con la luz, algo que puedes encender y apagar con velocidad y que además podría ser bastante específico espacialmente si consigues llevarlo a las neuronas que te interesa. La cosa es cómo establecer esos mecanismos para hacer de esto una técnica realista; y eso es lo que se está premiando. Se ha premiado en varios bloques, podríamos decir, pero creo que aquí ha habido polémica y podría ser interesante decir la persona que no ha sido premiada también. La primera de las preguntas de los corresponsales que estaban allí en el anuncio del Nobel fue que qué había pasado con Nissenbock, que es otro investigador que había conseguido cosas parecidas. A través de edición genética había cogido proteínas que están…
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 CrespoPalabras #11rhodopsina 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 explica la búsqueda de un gen para controlar neuronas con luz, detallando el proceso de prueba realizado por Hegemann y Nagel.
Habla: Ignacio CrespoSignificado #6 · Palabras #5gen para controlar neuronas hegemann nagelgenes activar desactivar células expresadasxenobots embriones de ranagenes en ovocitos xenopuscontrol neuronas con luz nagelmolécula reacciona a la luz…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 primera y efectivamente respondía a la luz lo cual era ya muy interesante y parece que la propia el propio canal que permitía que se intercambiaran 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…
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 #3 · Palabras #4optogenética 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…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…
Francis Villatoro expresa su opinión sobre el premio Nobel relacionado con la optogenética, destacando que fue otorgado principalmente a Deiseroff, quien tiene 54 años, mientras que los otros investigadores involucrados son mayores, entre 71 y 73 años.
Habla: Francis VillatoroSignificado #18 · Palabras #12premio nobel optogenética cajal golgiclamp estimular neurona específica vidrioneurohistologías investigación cajal golgipremio nobel optogenética deiseroffoptogenética neurociencia aplicación clínica…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…
Ignacio Crespo reflexiona sobre la importancia de un trabajo en equipo multidisciplinar en el desarrollo de la optogenética, destacando las contribuciones de biofísicos, investigadores experimentales y un neurocientífico con 54 años.
Significado #19biofísico proteínas algas activación lumínicainvestigación experimental secuenciación proteínasneurocientífico bioingeniero psiquiatra años…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…
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 #2 · Palabras #7optogenética canal iónico activadodespolarización neuronal por luz azulproteína canal tridimensional neuronapotencial de acción optogenética fisiológica…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 que en el proceso de optogenética, las proteínas expresadas no se heredan y no provocan cambios permanentes en el ADN celular, lo cual es importante para controlar los experimentos.
Habla: Ignacio CrespoSignificado #4 · Palabras #6optogenética proteínas no heredablesproteínas expresadas membrana no se reproducentransductores biológicos como la retinaretina y cóclea transductores de energíaoptogenética para recuperar zonas dañadasaplicaciones de optogenética parkinson epilepsiaignacio crespo tecnología optogenética…nivel episomal, es decir, no estaría formando parte de los cromosomas de la célula; que eso también es importante porque parece que cada vez que infectamos con un virus una célula, pues vamos a provocar que haya un cambio a nivel genético y no siempre es así. En este caso no se produce eso, simplemente hay un mecanismo por el cual se llega a expresar esas proteínas a nivel de membrana pero no se reproduce a la descendencia; esto no se hereda. Y esto también es importante porque podría descontrolarse un poco, entonces es un experimento bastante controlado y con muchísimas aplicaciones. De hecho, recordar 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…
Se discute sobre la relación entre la ansiedad y la frecuencia cardíaca, utilizando optogenética para modificar genéticamente tejidos del corazón y controlar la frecuencia cardíaca.
Significado #13 · Palabras #3optogenética y frecuencia cardíacaansiedad y pulsaciones elevadastejidos del corazón modificados genéticamenteconductas de ansiedad animal…así que creo que no hay ningún paper que los reúna a todos y respecto a esto último que decía Luisa, de los usos y como de amplios pueden ser, Teiserob tiene un paper en el cual busca cuál es la dirección causal entre la frecuencia cardíaca y la ansiedad. O sea, ¿es la ansiedad la que eleva las pulsaciones o son las pulsaciones elevadas las que nos generan la sensación de ansiedad y lo hace con optogenética? en este caso lo que se modifica genéticamente son tejidos del corazón para que la luz haga que se activen más puedas controlar la frecuencia cardíaca sin que tenga que ver con poner al individuo que estás estudiando al animal hacer ejercicio o darle ninguna sustancia directamente esto y lo que ven es que aumentan las conductas de ansiedad lo cual no significa que solamente tenga esa dirección causal claramente cuando nos sentimos ansiosos también nos ponemos nerviosos posiblemente es en las dos direcciones Pero habla de una retroalimentación muy interesante De hecho también precisamente de esto que tú estás hablando en este sentido También se habla de que, aunque te sientas triste, pues si sonríes y tienes una actitud positiva, también es en los dos sentidos. No necesitas sentirte triste para estar triste, sino que, aunque no estés alegre, si te ríes, también puedes causar ese efecto…
Ignacio Crespo menciona un proyecto llamado 'Brain' que aborda las implicaciones éticas de la manipulación neuronal a través de avances como la optogenética.
Palabras #16proyecto brain implicaciones éticasneuronas luz projecto brain…y tienes una actitud positiva, también es en los dos sentidos. No necesitas sentirte triste para estar triste, sino que, aunque no estés alegre, si te ríes, también puedes causar ese efecto inverso. Es curioso ver esa dualidad y solo por terminar, que es. Que hay un proyecto que no sé si lo conocéis, que seguro que lo conocéis, vaya, y lo conoce la mayoría de los Coffee Breakers. Que se llama Brain, el proyecto Brain, que básicamente con todos estos avances que están habiendo, si ahora con luz de alguna manera también podemos preguntarle a determinadas neuronas o hacer que determinadas neuronas hagan algo, pues digamos que tienes que tener esa vertiente ética de esa manipulación que también debería estar presente en todo esto y que recoge el proyecto Brain en parte de su desarrollo. Aunque El proyecto Brain era más de conectoma que de... De mapeo, de modulación y quien lo lleva porque precisamente hace poco vi un... Es que no me acuerdo cómo se llama este hombre pero es español y es el que lo lidera y hace no relativamente mucho estuve en la…
José Edelstein compara la detección de neutrinos con la percepción de la luz, señalando que incluso antes del desarrollo científico y del lenguaje, los seres humanos eran capaces de percibir la luz.
Habla: José EdelsteinSignificado #12detección de neutrinos como la luzseres humanos detector de luz…la Tierra como si no existiera, que muchas veces les hemos dicho aquí en Coffee Break, bueno, depende de en qué rango de energía estemos hablando: los neutrinos solares atraviesan la Tierra como si no existiera, pero neutrinos mucho más energéticos, no. entonces tenemos, al igual que ocurre con la luz que pasa, la luz es muy fácil de hecho antes de saber nuestro propio cuerpo tiene un detector de luz. Entonces, antes de que existe la ciencia, antes de que se ponga de pie un ser humano, antes de que se invente el lenguaje ya veíamos la luz que nos llega al cielo. Las ondas gravitacionales fue bastante más complicado y los neutrinos son también bastante más complicados. Entonces sabemos que los neutrinos nos pueden permitir tener una visión complementaria independiente, en cierto sentido, del cosmos. Pero el gran problema es que aquello mismo que…
Héctor Socas explica las dificultades para conectar el nervio óptico a un chip y presenta la optogenética como una alternativa interesante.
Habla: Héctor SocasSignificado #5 · Palabras #2optogenética 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…