Una utilidad de controlar células mediante luz

Gracias a la optogenética, una especialidad basada en la combinación de técnicas ópticas y genéticas y que ya ha proporcionado a los investigadores un control sin precedentes sobre circuitos cerebrales de animales de laboratorio, se ha logrado ahora estudiar los efectos de una determinada señalización bioquímica sobre unas células especializadas.

Esta vía de señalización es importante para la modulación de la actividad en redes neuronales complejas. Los trastornos en esa función pueden, por ejemplo, tener efecto sobre la conducta emocional y la conducta motora. Por tanto, lo conseguido en esta nueva investigación es un paso importante hacia un conocimiento profundo sobre esa vía de señalización y los efectos de su funcionamiento inadecuado.

Se sabe que el patrón de actividad de las células de Purkinje en el cerebelo es crucial para la coordinación de movimientos. Sin embargo, no está claro cuál es la contribución de los receptores individuales. En los estudios convencionales, los investigadores usan fármacos que inhiben o estimulan proteínas específicas en las células nerviosas para investigar la aportación de cada clase de proteína a la actividad de las células.

Sin embargo, el equipo del Dr. Stefan Herlitze, del Departamento de Biología y Biotecnología de la Universidad del Ruhr en Bochum, Alemania, estaba interesado en una proteína presente en varios tipos de células. Si los investigadores administraran un fármaco con efecto, no sólo desactivarían el receptor en las células de Purkinje, sino en todos los tipos de células en que está presente. Por tanto, recurrir a usar un fármaco hace que sea imposible observar la contribución de los receptores en las células de Purkinje de manera aislada.


Para evitar este problema, el equipo de Herlitze reemplazó los fármacos con proteínas que se activan mediante la luz. Usando métodos genéticos, los investigadores integraron la rodopsina, una proteína ocular sensible a la luz, en células de Purkinje de ratones. También implantaron una sonda láser en el cerebelo, con la cual iluminaban a voluntad la rodopsina. Comprobaron que la rodopsina activada por la luz activó a su vez al receptor de la proteína de interés en las células de Purkinje, permaneciendo inactivos esos mismos receptores en otros tipos de células.

Los investigadores hallaron que la activación de ese receptor cambió, para mal, el patrón de actividad de las células de Purkinje. Una reducción del 20 al 30 por ciento en la actividad celular era suficiente para inducir déficits motores visibles en la conducta de los ratones, tales como trastornos del equilibrio o problemas de coordinación.

Con el experimento se ha demostrado por primera vez que la modulación de ese receptor en las células de Purkinje es de vital importancia para el control y la coordinación de los movimientos.