Da un'alga un interruttore per il cervello: Nobel per la medicina all'optogenetica

Una proteina sensibile alla luce scoperta in un’alga unicellulare diventa, una volta "copiata" nei neuroni, un interruttore per attivare le cellule cerebrali semplicemente illuminandole. Questa tecnica raffinata, arrivata dalla ricerca di base, si è meritata il Premio Nobel 2026 per la fisiologia o la medicina. La motivazione ufficiale del riconoscimento allo statunitense Karl Deisseroth e ai tedeschi Peter Hegemann e Georg Nagel recita "per le loro scoperte sui canali ionici attivati dalla luce e sull’optogenetica". Deisseroth lavora alla Stanford University, Hegemann all’Università Humboldt di Berlino, Nagel all’Università di Würzburg. «Tutti e tre erano molto sorpresi», ha detto Thomas Perlmann, segretario generale dell’Assemblea Nobel del Karolinska Institutet. Deisseroth, che complice il fuso orario con la California era appena andato a letto dopo aver lavorato fino a tardi, non è più riuscito a riaddormentarsi dopo le numerose chiamate. Al ‘New York Times’ ha raccontato, poco prima delle 4 del mattino, che al momento gli unici festeggiamenti in programma erano preparare i panini per la scuola dei figli.

Dallo schizzo alla mappa funzionale

Già nell’Ottocento si è scoperto che il cervello ha aree specializzate in determinate funzioni, come il linguaggio o la vista. Per identificare queste aree era tuttavia necessario "approfittare" di pazienti con lesioni cerebrali: a inizio Novecento sono ad esempio stati fatti importanti progressi grazie alla guerra russo-giapponese e alla Grande guerra.

Successivamente si sono aggiunti importanti strumenti come l’elettroencefalogramma e, dagli anni Settanta, le tecniche di neuroimmagine come Tac e Pet. Anche così non era però possibile dimostrare rapporti di causa ed effetto e del cervello avevamo, come ha spiegato l’Assemblea Nobel, una mappa abbozzata e piena di punti interrogativi. Con l’optogenetica si può invece intervenire su un tipo preciso di neuroni e osservare che cosa succede. «Prima avevamo una mappa anatomica del cervello. Ora possiamo generare mappe funzionali», ha osservato Anna Wedell, genetista e membro aggiunto del Comitato Nobel.

Tutto è cominciato da una ricerca decisamente lontana dalle neuroscienze. All’inizio degli anni Novanta Hegemann si chiese come facesse Chlamydomonas, un’alga verde che nuota verso la luce, a rispondere così in fretta a uno stimolo luminoso: mezzo millesimo di secondo, quando l’occhio umano ci mette venti volte tanto. Ipotizzò l’esistenza di una singola proteina che catturasse la luce e insieme aprisse un canale nella membrana cellulare, una teoria accolta con scetticismo. Ci vollero anni di insuccessi e la collaborazione con Nagel per dimostrarla. Nel 2003 i due pubblicarono i risultati, proponendo di usare la proteina per generare impulsi elettrici nelle cellule.

Il passo successivo fu di Deisseroth, che da studente era rimasto colpito dalla sofferenza dei pazienti psichiatrici e dalla scarsa efficacia delle cure: per capire quei disturbi bisognava studiare i neuroni in un cervello vivo. A Stanford il suo gruppo cercava una proteina con cui attivarli e Deisseroth, saputo della scoperta, scrisse a Nagel per averne il Dna. Nel 2005 il gruppo riuscì a stimolare con la luce blu neuroni di ratto in coltura. Due anni dopo toccò al cervello di topi vivi.

Tutti e tre, ha raccontato Perlmann, hanno trovato «assolutamente meraviglioso ricevere il premio insieme agli altri due». Altri però sono rimasti fuori. Ernst Bamberg firmava con Nagel e Hegemann gli articoli del 2002 e del 2003; il primo autore della ricerca del 2005 era Ed Boyden, allora dottorando a Stanford; Gero Miesenböck aveva reso sensibili alla luce dei neuroni già nel 2002, con un altro metodo. Nel 2013 il Brain Prize per le neuroscienze era andato a tutti e sei; il Nobel, per statuto, non può invece essere diviso tra più di tre persone.

Dal laboratorio alle terapie

In vent’anni l’optogenetica è diventata uno strumento indispensabile. Nel 2012, insieme a Susumu Tonegawa, Deisseroth ha riattivato nei topi il ricordo di uno spavento, individuando i neuroni che lo custodivano. Altri studi hanno trovato i circuiti della sete, del dolore o delle cure ai piccoli, e un legame tra ritmo cardiaco e ansia.

Per le applicazioni cliniche siamo invece ancora agli inizi. Un primo risultato promettente riguarda la retinite pigmentosa: grazie a una proteina simile alla canalrodopsina inserita nella retina, un paziente cieco ha recuperato parte della vista e, con speciali occhiali, è riuscito a distinguere e afferrare oggetti su un tavolo. A queste terapie lavora anche l’Istituto di oftalmologia molecolare e clinica di Basilea (Iob). «Forse i pazienti potranno riconoscere volti o leggere», ha detto a Keystone-Ats il ricercatore Bence György, per il quale il Nobel «è fondamentale per la Svizzera».