Optogenetica, la luce che accende e spegne i neuroni: dal Nobel alle terapie ancora da dimostrare

Tutto è cominciato da una domanda apparentemente semplice, ricorda Novelli: che cosa attira un’alga unicellulare verso la luce e poi mette in moto i meccanismi della fotosintesi? Per rispondere, i ricercatori hanno individuato negli anni proteine sensibili alla luce, come le rodopsine, e ne hanno studiato il funzionamento. Sono canali ionici: regolano il passaggio di piccole molecole, come calcio e sodio, dentro e fuori la cellula.

Dalle alghe alle cellule nervose

I due ricercatori tedeschi che hanno ricevuto il premio, Peter Hegemann e Georg Nagel, hanno isolato queste proteine e ne hanno descritto le caratteristiche. La loro particolarità, spiega Novelli, è che trasformano uno stimolo luminoso in una corrente elettrica, cosa straordinaria per una cellula vivente. Il lavoro è stato completato dallo scienziato americano Karl Deisseroth, che ha sviluppato la tecnologia chiamata appunto optogenetica: unisce genetica e ottica per controllare con precisione l’attività dei neuroni nel cervello usando la luce.

Deisseroth ha verificato che le rodopsine sono presenti in tutti gli organismi viventi, mammiferi e uomo compresi. Studiandole nel cervello, ha potuto osservare singoli neuroni che si attivano quando vengono colpiti da uno stimolo luminoso, per esempio un laser. Questo, secondo Novelli, ha aperto la strada alla comprensione di malattie come il Parkinson, l’Alzheimer e la sclerosi laterale amiotrofica: permette di capire quali cellule non funzionano a causa di un difetto di questi canali, perché con la luce si possono accendere o spegnere quelle che interessano.

Gli occhi, l’udito e i primi studi clinici

Un secondo campo riguarda alcune malattie congenite della vista, come la retinite pigmentosa. Se il difetto è specifico, spiega il genetista, ci si chiede se un domani si potranno attivare con questa tecnologia proteine rimaste dormienti, morte o mutate. Sono domande a cui stanno cercando di rispondere alcuni studi clinici, con l’obiettivo di trovare una terapia. Lo sguardo, aggiunge Novelli, si allarga ai difetti dell’udito e alle funzioni sensoriali: tutto ciò che è elettrico può essere regolato o attivato da stimoli luminosi, e l’optogenetica serve a studiarlo.