La optogenética y sus avances Maestro Carlos Alberto Morales Rojas UVM – LOMAS VERDES 21 DE NOVIEMBRE DE 2018 La Optogenética Es la combinación de métodos genéticos y ópticos para controlar eventos específicos en ciertas células de tejidos vivos, con la precisión temporal necesaria (en la escala del milisegundo) para mantener el ritmo intacto de funcionamiento de los sistemas biológicos. La razón de este control tan rápido y preciso reside en el uso de la luz como agente inductor.1 1. Husson, S. J.; Liewald, J. F.; Schultheis, C.; Stirman, J. N.; Lu, H.; Gottschalk, A. (2012). "Microbial Light-Activatable Proton Pumps as Neuronal Inhibitors to Functionally Dissect Neuronal Networks in C. Elegans". In Samuel, Aravinthan. PLoS ONE 7 (7): e40937. doi:10.1371/journal.pone.0040937. PMC 3397962. PMID 22815873 El desarrollo de proteínas sensibles a la luz (naturales o modificadas químicamente), La Optogenética abarca las estrategias para introducir los genes que codifican dichas proteínas en las células o tejidos objetivo, y la generación de sistemas de detección de los cambios de comportamiento producidos en dichas células y tejidos.2 2. Optogenética. Medicina molecular FIBAO. Fundamentos se han creado variantes sensibles a la luz de proteínas efectoras fusionadas con proteínas fotosensibles. se basan en la introducción de genes exógenos que codifican proteínas sensibles a la luz en ciertas células. La idea clave es la fusión en una proteína de dominios que absorben la luz con dominios efectores, capaces de una función. Estas proteínas permiten modificar el comportamiento a nivel celular mediante la presencia o ausencia de luz. Componentes: Óptica: una porción del espectro electromagnético: luz visible (450-750 nm). Genética: células genéticamente modificadas que sean fotosensibles. Desarrollo histórico La posibilidad de utilizar la luz para controlar selectivamente modelos de actividad neuronal específica (potenciales de acción) dentro de los diferentes subtipos de células del cerebro fue anticipada en 1999 por Francis Crick en sus Conferencias Kuffler impartidas en la Universidad de California en San Diego.3 3. Crick, F. (diciembre de 1999). «The impact of molecular biology on neuroscience». Philosophical Transactions of the Royal Society B 354 (1392): 2021-25. PMC 1692710. PMID 10670022. doi:10.1098/rstb.1999.0541. Un uso pionero de la luz para activar las neuronas fue llevado a cabo por Richard Fork(1971)4 y más tarde por Rafael Yuste (2007)5 , que demostraron la activación por láser de las neuronas en el tejido intacto, aunque no de una forma genéticamente orientada. 4. Fork, R. L. (marzo de 1971). «Laser stimulation of nerve cells in Aplysia». Science 171 (3974): 907-8. Bibcode:1971Sci...171..907F. PMID 5541653. doi:10.1126/science.171.3974.907. 5. Yuste,, R.; Nikolenko V; Poskanzer, K. E (2007). «Two-photon photostimulation and imaging of neural circuits». Nature Methods 4 (11): 943-950. PMID 17965719. doi:10.1038/nmeth1105. El primer método genéticamente dirigido, que utilizaba la luz para controlar neuronas genéticamente sensibilizadas, fue publicado en enero de 2002 por Boris Zemelman (ahora en UT Austin) y Gero Miesenböck, que emplearon los fotorreceptores para la rodopsina de Drosophila para controlar la actividad neuronal en neuronas cultivadas de mamíferos.6 6. Zemelman, B. V.; Lee, G. A.; Ng, M.; Miesenböck, G. (2002). "Selective photostimulation of genetically chARGed neurons". Neuron 33 (1): 15–22. doi:10.1016/S0896-6273(01)00574-8. PMID 11779476 En 2003 Zemelman y Miesenböck desarrollaron un segundo método para la activación dependiente de la luz de neuronas individuales en las que los canales ionotrópicos TRPV1, TRPM8 y P2X2 fueron cerrados por ligandos enjaulados en respuesta a la luz.7 7. Zemelman, B. V.; Nesnas, N.; Lee, G.A.; Miesenböck, G. (2003). «Photochemical gating of heterologous ion channels: Remote control over genetically designated populations of neurons». PNAS 100: 1352-7. PMID 11779476. doi:10.1016/S08966273(01)00574-8. En 2010, la optogenética fue elegída como el Método del Año, entre todos los campos de la ciencia y la ingeniería, por la revista de investigación interdisciplinar "Nature Methods".8 8. Method Of The Year 2010: MOTY Primer, MOTY Editorial. Nature Methods 8, 1 (2011) doi:10.1038/nmeth.f.321. 20 de diciembre de 2010., MOTY Commentary.
