Nobel per la Medicina 2026 all'optogenetica: accendere e spegnere i neuroni con la luce

Il Nobel per la Medicina 2026 è andato a Karl Deisseroth, Peter Hegemann e Georg Nagel per l’optogenetica, la tecnica che permette di accendere e spegnere con la luce singoli tipi di neuroni, in un cervello vivo e nell’arco di pochi millisecondi. Lo spiega un documento pubblicato dal Comitato Nobel del Karolinska Institutet.

Il problema era vecchio di decenni: i ricercatori sapevano misurare l’attività dei neuroni, ma non riuscivano a intervenire su un solo tipo di cellula senza toccare quelle vicine, che spesso hanno funzioni opposte. Già alla fine degli anni Settanta Francis Crick aveva immaginato uno strumento capace di attivare o spegnere un solo tipo di neuroni usando la luce, un’idea che lui stesso giudicava “piuttosto azzardata”.

La soluzione è arrivata dalle alghe verdi. Hegemann, studiando come la Chlamydomonas si orienta verso la luce, notò una risposta elettrica così rapida da far pensare che sensore di luce e canale ionico fossero un’unica proteina. Nel 2002 e 2003 il gruppo di Nagel, con Hegemann ed Ernst Bamberg, dimostrò che si trattava di canali ionici, le channelrhodopsin: la channelrhodopsin-2, attivata dalla luce blu, fa entrare cariche positive nella cellula, cosa che serve ad attivare un neurone.

Deisseroth, psichiatra di formazione allora agli inizi a Stanford, introdusse il canale in neuroni di mammifero e nel 2005, con Edward Boyden e altri colleghi, mostrò che impulsi di luce blu facevano partire potenziali d’azione precisi al millisecondo, senza bisogno di aggiungere sostanze esterne. Nel 2006 il gruppo coniò il termine “optogenetica”, e nel 2007, con fibre ottiche collegate a un laser, ottenne il controllo di aree profonde del cervello riuscendo a far muovere i baffi di un topo.

Mancava però la possibilità di spegnere i neuroni. Nel 2007 due gruppi, quello di Feng Zhang e quello di Xue Han ed Edward Boyden, usarono un’altra proteina, la halorhodopsin, per silenziare le cellule con la luce gialla, rendendo possibili esperimenti con due colori.

Con questi strumenti sono stati messi alla prova meccanismi fondamentali. Attivare con la luce i neuroni dell’ipotalamo che producono orexina ha dimostrato un legame causale con il risveglio dal sonno; riattivare le cellule dell’ippocampo coinvolte in un ricordo ha fatto riemergere la paura nei topi, e addirittura creato un falso ricordo; sono state separate vie dopaminergiche che producono piacere o avversione e circuiti dell’amigdala che distinguono ansia e paura. Il messaggio, sintetizza il Comitato, è che emozioni e comportamenti non sono generati da aree uniformi, ma da circuiti distinti e intrecciati.

L’impatto sulla clinica è ancora agli inizi, ma c’è un primo risultato concreto. Nella retinite pigmentosa, una malattia ereditaria che distrugge progressivamente i fotorecettori, è stato inserito con un vettore virale un canale sensibile alla luce, chiamato Chrimson, nelle cellule gangliari della retina di un paziente cieco, e con occhiali speciali l’uomo ha recuperato in parte la vista, tornando a distinguere oggetti ad alto contrasto su un tavolo, come riportato nel 2021 su Nature Medicine; diversi studi clinici sono in corso. Una tecnica complementare, la chemogenetica, basata su recettori attivati da farmaci inerti, è più lenta ma adatta a modulare circuiti estesi e potrebbe un giorno essere usata nell’uomo.

Per il Comitato l’optogenetica si inserisce oggi nella linea dei metodi che hanno cambiato la neuroscienza, dalla colorazione di Golgi al patch-clamp. In questo modo non ci si limita più a leggere l’attività del cervello: si può anche scriverci, e capire così quali circuiti causano davvero un comportamento.