Dall’inizio del millennio una tecnica, chiamata optogenetica, ha iniziato a trasformare studi e applicazioni nell’ambito delle neuroscienze. Si tratta di un metodo che consente di attivare o disattivare specifici neuroni, dotati di speciali interruttori, in risposta ad uno stimolo luminoso. Il pioniere di questa tecnica è stato Karl Deisseroth, della Stanford University e ora diversi ricercatori vi si stanno dedicando, in ordine a trasferire quanto per ora rimane applicato al modello animale anche nell’uomo.
La nuova tecnologia si basa sulle opsine, canali ionici proteici di membrana che reagiscono in risposta alla luce, lasciando passare ioni positivi, attivatori, o negativi, inibitori. Alcune opsine sono naturalmente presenti nella retina umana ma quelle usate in optogenetica derivano da alghe e altri organismi. Le prime usate furono le rodopsine di canale attivate da un lampo di luce blu: il passaggio di ioni positivi all’interno dei neuroni li attivava e provocava l’invio di un impulso elettrico da parte del neurone mentre l’ingresso di ioni negativi era in grado di silenziare la cellula. Attraverso l’ingegneria genetica sono ora state prodotte varie opsine con diverse caratteristiche.
La possibilità di trasferire questa tecnica, per ora sperimentata con successo nei roditori, all’uomo potrebbe aprire nuove possibilità di studio del funzionamento cerebrale ma soprattutto s’immagina un’applicazione terapeutica in patologie sia psichiatriche, come la depressione o il disturbo ossessivo-compulsivo, neurologiche, come il Parkinson, in oculistica, per alcune forme di cecità su base genetica e per il dolore cronico.
La sfida principale tuttavia è far sì che i geni per le opsine vengano espressi nei neuroni umani adulti. Poiché la via transgenica usata nei roditori è impensabile, si pensa ad utilizzare i virus come vettori, tecnica già in uso per altri tipi di terapia genica. I principali problemi sono rappresentati dal fatto che i virus devono penetrare nei neuroni adulti maturi senza scatenare una reazione immunitaria e che il neurone deve esprimere le opsine nel sito giusto e in teoria per tutta la vita. Vi è inoltre l’ostacolo di fornire gli impulsi luminosi al sistema nervoso centrale senza procedure troppo invasive (a livello periferico è tutto molto più semplice, per esempio nell’analgesia). Attualmente le tecniche di microingegnerizzazione dei dispositivi ottici, alimentati wireless a radiofrequenza, sono allo studio in diversi laboratori.
Gli sviluppi di questa tecnica potrebbero portare a nuovi approcci di ricerca, migliore comprensione del funzionamento fisiologico e dei disturbi funzionali del sistema nervoso, e, come detto, ad innovative applicazioni terapeutiche.
