La optogenética es la combinación de métodos genéticos y ópticos para controlar eventos específicos en ciertas células de tejidos vivos, incluso de mamíferos y otras especies, con la precisión necesaria para mantener el ritmo intacto de funcionamiento de los sistemas biológicos. Alejandro San Martín, investigador de la Universidad San Sebastián, detalla dicho trabajo.

El científico trabaja además en el Centro de Estudios Científicos (CECS), de la ciudad de Valdivia. Allí ingresó cuando cursaba su doctorado. Estudió tecnología médica en la Universidad Austral de Chile y se acercó al Instituto de Bioquímica de la misma entidad académica. Tras ver diversas temáticas, dedicó su tesis de pregrado en mezclar proteínas para crear funciones diversas.

Cuando efectuaba su doctorado ingresó como asistente al CECS. “Cuando llegué al Centro, estaban ocupando unas herramientas para medir glucosa, que eran sensores genéticamente codificados. Ene se tiempo, había una necesidad de medir lactato, con la misma resolución. Y, según lo que hice en mi tesis de pregrado, era obvio que yo podía hacer un sensor de lactato”, señala San Martín.

Así que el investigador unió factores bacterianos con proteínas fluorescentes. En el fondo, pegó proteínas distintas que generaron funciones nuevas. “Ahí yo vi una necesidad que el laboratorio no podía cubrir, ya que era más de fisiólogos y no biólogos moleculares. Me di cuenta de que podía hacer algo distinto con algo que ya sabía”, agrega San Martín, quien conversó con Gabriel León, en Rockstars.

Células vivas

Tras un tiempo se fue a trabajar a Estados Unidos al laboratorio del profesor Wolf-Bernd Frommer, quien había creado el primer sensor de moléculas orgánicas. Dichas herramientas eran transversales, ya que eran genéticamente codificados y se podían expresar en plantas, ratones, moscas, líneas celulares, cultivo primario, etc.

“Creamos sensores para metabolitos, principalmente en piruvatos y lactato. En ese tiempo no existían herramientas para estudiarlos, con esa resolución, en sistemas vivos. La necesidad era que queríamos estudiar metabolismo energético en células mamíferas. Buscábamos husmear dentro de la célula, como nunca lo habíamos hecho antes”, indica.

Ahí nace el concepto de optogenética, término desarrollado en 2005 por el doctor Karl Deisseroth en la Universidad de Stanford. “Es la combinación de métodos genéticos y ópticos para controlar eventos específicos dentro de la célula, en sistemas vivos. Y con una resolución temporal de milisegundos”, explica Alejandro San Martín.

Hoy en día, el investigador está enfocado en responder preguntas de regulación metabólica. Según explica, las herramientas optogenéticas le permiten perturbar y medir metabolito en tiempo real en sistemas intactos, por lo tanto, ya no es una fotografía, sino que están construyendo rutas metabólicas en función de flujos como, por ejemplo, en la velocidad de intercambios de glucosa.

“La oportunidad que nos está dando esta herramienta es poder realizar y contestar preguntas relacionada a regulación metabólica. Sistemas que no han sido estudiados en un tubo de ensayo, sino que siendo analizados en el contexto adecuado. Estas herramientas están permitiendo controlar en ratones sin anestesia, despiertos y entrenados para hacer ciertas tareas. Ha sido una revolución y nos ha permitido entender la biología como tal”, asegura.

Finalmente, el investigador señala estar enfocado en dos cosas: primero, desarrollar un método para poder asignarle función a proteínas bacterianas huérfanas, para después usarlas como andamiaje para hacer sensores (usando fluorescencia) y, segundo, diseñar herramientas que le permitan perturbar a las células a través de la optogenética.