In breve
- Nel 2009 Marco Mainardi osservò esperimenti con topi transgenici che esprimevano proteine fotosensibili.
- Peter Hegemann, Georg Nagel e Karl Deisseroth hanno ricevuto il Nobel per i contributi alle channelrhodopsine e alla loro applicazione.
- Sono in corso almeno quattro studi clinici sulla retina; vettori virali e fibre ottiche restano limiti pratici.
2009 e Marco Mainardi segnano l’inizio dell’esperienza diretta con l’optogenetica riportata nell’intervista. Nel corso pratico negli Stati Uniti del 2009 Mainardi osservò topi transgenici con neuroni che esprimevano proteine derivate dalle alghe sensibili alla luce e vide che l’illuminazione della corteccia motoria poteva indurre un movimento nell’animale. Quel momento fu definito dallo scienziato come «un esperimento che dimostrava in modo molto evidente le potenzialità di quel metodo e che, per me che lo osservavo direttamente, rappresentava un momento particolarmente significativo». Oggi Mainardi è neurofisiologo all’Università di Padova e utilizza strumenti optogenetici per studiare apprendimento e memoria.
Il Nobel 2026 a Peter Hegemann, Georg Nagel e Karl Deisseroth
Peter Hegemann, Georg Nagel e Karl Deisseroth hanno ricevuto il Nobel per la Fisiologia o la Medicina per il ruolo svolto nella caratterizzazione delle proteine sensibili alla luce e nella loro applicazione. Hegemann e Nagel sono riconosciuti per la scoperta e la caratterizzazione delle channelrhodopsine presenti nell’alga unicellulare Chlamydomonas reinhardtii, proteine che funzionano come canali ionici attivati da luce di specifica lunghezza d’onda. Karl Deisseroth è citato per l’intuizione di introdurre il gene che codifica per queste proteine nei neuroni, rendendoli fotosensibili e consentendo di stimolare o inibire l’attività neuronale. Questa combinazione di scoperte ha trasformato gli approcci tradizionali dell’elettrofisiologia e ha aperto la strada a un controllo più selettivo dei circuiti neuronali.
Secondo l’intervista, l’optogenetica ha permesso di identificare circuiti sinaptici coinvolti in comportamento sociale, memoria e dolore cronico, e ha generato una produzione scientifica superiore a 10.000 articoli che riportano scoperte resesi possibili dalla metodologia. Il metodo ha avuto numerose varianti: decine o centinaia di proteine optogenetiche sono state ottenute tramite mutagenesi e modificazioni delle proteine capostipiti. Queste varianti permettono manipolazioni multiple e molto selettive su popolazioni neuronali diverse nello stesso modello sperimentale.
Applicazioni cliniche: retina e almeno quattro studi clinici
L’intervista riporta che il primo impiego clinico è stato tentato in un paziente con una patologia della retina e ha prodotto un recupero parziale della percezione visiva. Attualmente sono in corso almeno quattro studi clinici in persone con disturbi visivi basati sull’espressione di proteine optogenetiche nelle cellule della retina. La strategia sperimentata consiste nell’indurre l’espressione delle opsine nelle cellule gangliari retiniche, rendendo queste cellule, normalmente non fotosensibili, sensibili alla luce e in grado di trasmettere nuovamente informazioni visive al cervello.
L’intervista elenca altre possibili applicazioni cliniche considerate promettenti: trattamento del tremore essenziale, epilessia, sordità, sclerosi laterale amiotrofica e dolore neuropatico. Vengono riportati risultati preclinici incoraggianti, soprattutto nei roditori, e alcuni esperimenti in primati, ma si sottolinea che il passaggio all’uomo presenta difficoltà tecniche e pratiche significative. Esempio concreto: in un modello preclinico di epilessia si è usato un sistema che registra l’attività con elettrodi, un microcomputer che riconosce l’inizio della crisi e invia un comando luminoso per attivare un’opsina inibitoria e ridurre l’attività epilettica.
Limiti pratici: vettori virali e fibre ottiche
Il primo limite indicato riguarda la modalità di espressione delle proteine optogenetiche nei neuroni d’interesse. L’intervista specifica che si usano tipicamente vettori virali, la cui capacità di trasporto del materiale genetico è limitata e il cui impiego è tecnicamente complesso. Per ottenere l’espressione nelle popolazioni neuronali desiderate è necessaria precisione nella somministrazione: raggiungere il sito corretto nel cervello umano può richiedere procedure invasive, inclusa l’apertura del cranio e iniezioni mirate.
Un secondo limite riguarda la necessità di portare la luce alle cellule modificate. Se i neuroni target sono superficiali, come nella corteccia, l’invasività può essere ridotta; se si tratta di strutture profonde, è necessario impiantare una fibra ottica che conduca la luce alla regione desiderata. L’intervistato osserva che procedure analoghe esistono nella pratica clinica, ad esempio per la stimolazione cerebrale profonda nella malattia di Parkinson, ma sottolinea che il rapporto rischio-beneficio rimane cruciale e deve essere valutato caso per caso.
Per i prossimi passi, l’intervista indica la retina e la pelle come bersagli relativamente accessibili per applicazioni cliniche. Si raccomanda di completare gli studi preclinici necessari e di perfezionare le strategie chirurgiche per l’espressione delle proteine e per il posizionamento delle fibre ottiche, in modo da rendere possibili anche interventi su strutture cerebrali relativamente superficiali come la corteccia.
