Karl Deisseroth

Karl Alexander Deisseroth nació en Boston, Massachusetts, el 18 de noviembre de 1971. Neurocientífico, psiquiatra y bioingeniero, desarrolló herramientas que modificaron profundamente la manera de estudiar los circuitos cerebrales. Su nombre está especialmente ligado a la optogenética, que permite activar o inhibir poblaciones concretas de neuronas mediante luz, y a CLARITY, un método para hacer transparentes tejidos biológicos y estudiar su organización tridimensional.

El 5 de octubre de 2026 fue galardonado con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina junto con Peter Hegemann y Georg Nagel «por sus descubrimientos relativos a los canales iónicos activados por la luz y la optogenética». La distinción reconoció una secuencia de avances complementarios: Hegemann y Nagel identificaron y caracterizaron las canalrodopsinas como proteínas capaces de convertir la luz en señales eléctricas celulares, mientras que Deisseroth contribuyó decisivamente a convertir esas proteínas en herramientas para controlar neuronas y estudiar circuitos cerebrales.

Formación y psiquiatría

Deisseroth creció en una familia vinculada a la medicina y la ciencia, aunque durante su juventud también mantuvo un fuerte interés por la literatura. Estudió Ciencias Bioquímicas en la Universidad de Harvard, donde se graduó summa cum laude en 1992. Después se trasladó a la Universidad de Stanford, en la que obtuvo un doctorado en Neurociencia en 1998 y el título de médico en 2000.

Completó en Stanford su internado y la residencia en psiquiatría de adultos. El contacto directo con pacientes que padecían depresión, psicosis y otros trastornos neuropsiquiátricos contribuyó a orientar su investigación hacia una cuestión concreta: cómo relacionar estados mentales y comportamientos complejos con la actividad de circuitos neuronales determinados.

En 2004 comenzó a desarrollar su propio laboratorio en Stanford, entre los departamentos de Bioingeniería y Psiquiatría. Su doble condición de investigador y psiquiatra clínico se convirtió desde entonces en una característica central de su carrera.

De la canalrodopsina a la optogenética

La optogenética no nació de un único descubrimiento ni del trabajo de una sola persona. Desde finales del siglo XX, Peter Hegemann investigaba cómo determinadas algas unicelulares respondían a la luz. A comienzos de la década de 2000, Hegemann y Georg Nagel identificaron y caracterizaron las canalrodopsinas, proteínas de membrana que funcionan como canales iónicos activados directamente por luz.

Al mismo tiempo, otros investigadores exploraban formas de controlar genéticamente neuronas mediante estímulos luminosos. Gero Miesenböck y sus colaboradores demostraron desde 2002 que era posible utilizar sistemas fotosensibles introducidos genéticamente para activar grupos seleccionados de neuronas y, en 2005, modificar mediante luz el comportamiento de animales experimentales. Estos trabajos forman parte de la genealogía de la optogenética y muestran que el campo surgió de varias líneas de investigación convergentes.

El avance que situó las canalrodopsinas en el centro de esta nueva metodología llegó en 2005. Edward Boyden, Feng Zhang, Ernst Bamberg, Georg Nagel y Karl Deisseroth publicaron uno de los trabajos decisivos del campo: demostraron que la canalrodopsina-2 podía utilizarse para controlar mediante luz la actividad de neuronas de mamíferos con una precisión de milisegundos. La combinación de genética, proteínas fotosensibles y estimulación óptica permitía seleccionar determinados tipos celulares y actuar sobre ellos con una precisión mucho mayor que la proporcionada por la estimulación eléctrica convencional.

Boyden y Zhang desempeñaron un papel importante en aquella primera etapa experimental del laboratorio de Stanford, mientras que Bamberg y Nagel aportaban una trayectoria previa fundamental en el estudio biofísico de las proteínas sensibles a la luz. En los años siguientes, Deisseroth y numerosos colaboradores ampliaron la técnica con nuevas opsinas, sistemas genéticos y dispositivos ópticos. En 2007 se demostró ya su funcionamiento para intervenir sobre circuitos neuronales en cerebros de ratones vivos.

La optogenética permitió a los neurocientíficos ir más allá de observar que una región cerebral se activa durante determinada conducta. Al encender o apagar poblaciones neuronales concretas podían comprobar si esos circuitos participaban causalmente en procesos como el movimiento, el miedo, la recompensa, la memoria, la motivación o la conducta social.

La concesión del Nobel a Deisseroth, Hegemann y Nagel volvió a poner de relieve el carácter colectivo de esta historia. Además de los tres galardonados, investigadores como Miesenböck, Bamberg, Boyden y Zhang realizaron contribuciones fundamentales en distintas fases. Como ocurre con otros grandes premios científicos, la elección de un máximo de tres laureados comprime en unos pocos nombres una trayectoria experimental construida por equipos y laboratorios diferentes.

CLARITY

La segunda gran línea tecnológica asociada a Deisseroth surgió de otro problema de la neurociencia: observar las conexiones internas del cerebro sin destruir la organización tridimensional del tejido.

En 2013, Deisseroth y Kwanghun Chung, junto con otros investigadores de Stanford, presentaron CLARITY. Chung fue el primer autor del trabajo fundamental que describió la técnica y posteriormente publicó con Deisseroth su desarrollo metodológico. El procedimiento crea una estructura híbrida entre tejido e hidrogel y permite retirar gran parte de los lípidos que dispersan la luz sin perder componentes celulares y moleculares importantes.

El tejido tratado se vuelve ópticamente transparente, lo que facilita estudiar conexiones neuronales a larga distancia manteniendo gran parte de su arquitectura tridimensional. CLARITY abrió nuevas posibilidades para cartografiar sistemas nerviosos completos, aunque también presentó dificultades técnicas relacionadas con el procesamiento de las muestras, la penetración de anticuerpos, los tiempos de preparación y la adquisición y análisis de enormes cantidades de imágenes.

De la investigación animal al cerebro humano

La optogenética se convirtió sobre todo en una herramienta experimental y su éxito en animales no implica una traslación sencilla a tratamientos humanos. Para utilizarla es necesario conseguir que las células seleccionadas produzcan proteínas fotosensibles y hacer llegar luz hasta ellas. En regiones profundas del cerebro esto puede exigir vectores de terapia génica e implantes ópticos, con problemas de seguridad, invasividad, respuesta inmunitaria, especificidad celular y control a largo plazo.

Por estas razones, las aplicaciones clínicas han avanzado mucho más lentamente que el uso de la técnica en investigación básica. Algunas aproximaciones experimentales han empleado proteínas fotosensibles para intentar recuperar parcialmente la función visual, pero el control optogenético de circuitos cerebrales humanos continúa planteando obstáculos técnicos y clínicos considerables. También exige una evaluación especialmente rigurosa cuando las intervenciones afectan a circuitos relacionados con conducta, emoción o toma de decisiones.

En noviembre de 2023, Deisseroth fundó en Stanford el Human Neural Circuitry Program, un proyecto multidisciplinar instalado en el entorno hospitalario para investigar directamente circuitos neuronales humanos. El programa combina registros mediante electrodos intracraneales, procesamiento de datos en tiempo real y la información proporcionada por los propios pacientes. Sus primeras investigaciones incluyeron el estudio de estados disociativos producidos por ketamina y posteriormente se ampliaron a trastornos como la depresión y el trastorno obsesivo-compulsivo.

Reconocimientos

El reconocimiento internacional a su trabajo comenzó mucho antes del Nobel. Recibió, entre otros, el Breakthrough Prize in Life Sciences en 2015, el Premio Kioto en 2018, el Premio Lasker de Investigación Médica Básica en 2021, el Premio Louisa Gross Horwitz en 2022 y el Japan Prize en 2023. El Breakthrough Prize y el Lasker se cuentan entre los grandes galardones biomédicos que precedieron al reconocimiento de la Academia Nobel.

También fue elegido miembro de la Academia Nacional de Medicina, la Academia Nacional de Ciencias y la Academia Nacional de Ingeniería de Estados Unidos. En paralelo con su actividad científica y clínica mantuvo su interés por la escritura y en 2021 publicó Projections: A Story of Human Emotions, obra en la que combinó casos de su experiencia psiquiátrica con la investigación sobre los mecanismos cerebrales de las emociones.

La aportación más característica de Deisseroth fue contribuir a transformar proteínas originalmente estudiadas en microorganismos sensibles a la luz en instrumentos capaces de formular preguntas causales sobre el cerebro. El Nobel de 2026 reconoció esa contribución dentro de una historia científica más amplia en la que descubrimiento molecular, biofísica, ingeniería genética y neurociencia experimental terminaron convergiendo en una nueva forma de investigar los circuitos nerviosos.