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Il Premio Nobel per la Medicina del 2026 premia una tecnica che ha cambiato il modo di studiare il cervello. Karl Deisseroth, Peter Hegemann e Georg Nagel ricevono il riconoscimento per aver sviluppato l’optogenetica, cioè la possibilità di usare la luce per modificare il comportamento di cellule nervose selezionate in base all’attività di singoli geni. Per decenni gli scienziati avevano ricostruito solo in parte il ruolo delle cellule specializzate di cervello e midollo spinale.
Studiando lo sviluppo cerebrale si riuscivano a individuare i geni attivi in diverse popolazioni di neuroni e la loro posizione, e in alcuni casi quegli stessi geni servivano a eliminare geneticamente i neuroni per intuirne la funzione. Il metodo però aveva dei limiti. Il cervello può adattarsi alla perdita di alcune cellule e la loro scomparsa nelle prime fasi dello sviluppo rischia di alterare anche i neuroni con cui avrebbero dovuto collegarsi. Molto più utile sarebbe stato attivarli e disattivarli in un cervello per il resto intatto.
Nobel per la Medicina 2026: dalle alghe alle cellule umane
Gli impulsi nervosi nascono grazie ai canali ionici, proteine inserite nella membrana che lasciano passare atomi carichi. Il sistema nervoso ne utilizza alcuni che si attivano solo in condizioni precise, per esempio quando percepiscono un neurotrasmettitore o una variazione di voltaggio. Proprio questo controllo così fine evita che il cervello sprofondi in un rumore elettrico continuo. L’idea di forzare una cellula a generare impulsi su comando per osservare come cambia il comportamento dell’animale era piuttosto ovvia e infatti, come sottolinea il Comitato Nobel, prima dell’optogenetica erano stati tentati diversi approcci. Quasi nessuno però ha avuto grande diffusione perché richiedeva di inserire più geni, di fornire ai neuroni sostanze chimiche molto specifiche oppure di usare laser così intensi da danneggiare fisicamente le cellule.
La soluzione si nascondeva in un’alga unicellulare chiamata Chlamydomonas, un organismo sorprendentemente complesso dotato di due flagelli per muoversi e di una macchia oculare che rileva la luce verso cui si dirige. Hegemann, allora all’Università Humboldt di Berlino, riuscì con i suoi collaboratori a collegare un elettrodo all’alga e dimostrò che un lampo di luce provocava un ingresso rapidissimo di ioni, segno che si stava aprendo un canale. Analizzando gli RNA messaggeri prodotti da Chlamydomonas individuò poi un paio di geni simili a una pompa ionica attivata dalla luce presente in una specie di archei. Bloccandoli con l’interferenza a RNA il flusso di ioni si riduceva, a conferma del loro ruolo nella percezione luminosa.
Da lì iniziò una lunga collaborazione con Nagel, esperto di flussi ionici all’Università di Würzburg. I due mostrarono che uno dei geni lasciava entrare soltanto protoni mentre l’altro consentiva il passaggio di un’ampia gamma di ioni positivi, con una sensibilità a lunghezze d’onda un po’ diverse. Queste proteine sfruttano per captare la luce una molecola affine alla vitamina A, proprio come i recettori dei nostri occhi, e oggi sono note come canalrodopsine. Nagel dimostrò che funzionavano ovunque, dagli embrioni di rana alle cellule umane in coltura, e che nel piccolo verme C. elegans l’esposizione alla luce poteva modificarne il comportamento.
Il cervello illuminato e le sue applicazioni
A trasformare tutto questo in una tecnologia di uso comune è stato soprattutto il gruppo di Deisseroth a Stanford. Il team ha dimostrato che le canalrodopsine funzionano nei neuroni generando veri impulsi nervosi e ha scoperto nuovi membri della famiglia sensibili ad altre lunghezze d’onda, compresa una versione che fa entrare ioni cloro negativi e permette quindi di spegnere selettivamente le cellule. Sul fronte ingegneristico sono arrivate sorgenti luminose compatte e fibre ottiche piccole e flessibili, capaci di agire nel cervello di animali liberi di muoversi in modo quasi normale.
Il risultato è stato una vera rivoluzione. Se un gene è attivo in una piccola popolazione di neuroni, la sua versione murina può servire ad attivare lì la canalrodopsina per poi osservare come la luce cambia il comportamento dei topi. Il Comitato Nobel cita applicazioni che vanno dalla comprensione di come vengono immagazzinati i ricordi ai segnali che risvegliano i topi dal sonno. In una serie di esperimenti un gruppo di ricerca ha analizzato un’area cerebrale necessaria per le cure materne scoprendo cellule specializzate in compiti diversi, come spingere le madri a cercare i piccoli o regolare il contatto fisico con loro. Le canalrodopsine sono state persino usate per restituire una limitata percezione della luce a un paziente con una forma di cecità in cui coni e bastoncelli degenerano.
L’enorme diffusione della tecnica è forse il segnale più chiaro della sua importanza, visto che gran parte degli studi basati sull’optogenetica è firmata da altri ricercatori che l’hanno perfezionata ed estesa. Il premio arriva inoltre in un momento delicato per gli Stati Uniti, dove l’attuale amministrazione spinge per tagliare la ricerca di base e spostare i fondi su settori applicati come l’intelligenza artificiale e il calcolo quantistico, mentre tutto è partito dalla domanda su come una minuscola alga di stagno si muova per ottenere abbastanza luce per la fotosintesi.
Fonte: TecnoAndroid
