Susumu Tonegawa es uno de los científicos más influyentes y versátiles en el mundo. No solo hizo contribuciones fundamentales a la inmunología, ganando el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1987, sino que también revolucionó nuestra comprensión de cómo el cerebro codifica, almacena y recupera memorias (Tonegawa, 1983; Kandel et al., 2014).
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En el campo de las neurociencias, Tonegawa es reconocido por sus descubrimientos pioneros sobre los mecanismos moleculares de la memoria y la identificación de los ‘engramas’ neuronales. Además, sus investigaciones en el Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria del MIT han sentado las bases para entender trastornos neurológicos como el Alzheimer, la esquizofrenia y el estrés postraumático.
A continuación, se explorará la vida, carrera y contribuciones científicas de Susumu Tonegawa, destacando su impacto duradero en las neurociencias y la medicina.
¿Quién es Susumu Tonegawa?
Susumu Tonegawa nació el 6 de septiembre de 1939 en Nagoya, Japón. Desde joven mostró un gran interés por las ciencias naturales, lo que lo llevó a estudiar química en la Universidad de Kioto. Tras graduarse en 1963, se trasladó a Estados Unidos para realizar su doctorado en la Universidad de California, San Diego, donde trabajó en el laboratorio de Masaki Hayashi, investigando la regulación génica en bacteriófagos (Tonegawa, 1996).
Aunque inicialmente se enfocó en la biología molecular, su carrera dio un giro significativo cuando se unió al Instituto de Inmunología de Basilea, Suiza, en 1971. Allí, Susumu Tonegawa realizó el descubrimiento que lo haría merecedor del Premio Nobel: demostró cómo los genes que codifican los anticuerpos se reorganizan para generar una diversidad inmune casi ilimitada (Tonegawa, 1983). Este hallazgo no solo revolucionó la inmunología, sino que también sentó las bases para el desarrollo de terapias génicas y vacunas.
Tras su éxito en inmunología, Tonegawa volvió su atención hacia las neurociencias, uniéndose al MIT en 1981. Allí, estableció el Centro de Investigación del Aprendizaje y la Memoria, donde comenzó a explorar cómo el cerebro forma y almacena memorias. Su capacidad para integrar enfoques moleculares, genéticos y conductuales lo convirtió en una figura clave en el campo de la neurobiología de la memoria.
Susumu Tonegawa y los mecanismos moleculares de la memoria
Uno de los mayores aportes de Susumu Tonegawa a las neurociencias fue su investigación sobre los mecanismos moleculares que subyacen a la formación de la memoria. A principios de la década de 1990, su laboratorio identificó que la proteína quinasa A (PKA) y el factor de transcripción CREB eran esenciales para la consolidación de la memoria a largo plazo en el hipocampo. Estos hallazgos fueron fundamentales para entender cómo las experiencias se transforman en recuerdos duraderos (Abel et al., 1997).
Aunado a esto, Tonegawa y su equipo también demostraron que la plasticidad sináptica, específicamente la potenciación a largo plazo (LTP), es un mecanismo crítico para el almacenamiento de información en el cerebro. Mediante técnicas de ingeniería genética, generaron ratones mutantes que carecían de ciertas subunidades de receptores NMDA en el hipocampo, lo que les permitió confirmar que estos receptores son indispensables para la formación de memorias espaciales (Kandel, Dudai, Mayford, 2014).
Estos estudios no solo ampliaron nuestra comprensión de los procesos de memoria, sino que también abrieron nuevas vías para investigar enfermedades neurodegenerativas. Por ejemplo, el trabajo de Tonegawa ha sido instrumental en el estudio de la pérdida de memoria en el Alzheimer, sugiriendo posibles estrategias terapéuticas basadas en la modulación de la plasticidad sináptica.
Mapeo y manipulación de engramas
Uno de los conceptos más revolucionarios introducidos por Susumu Tonegawa es el de los ‘engramas neuronales’, conjuntos específicos de células que codifican una memoria particular. Su laboratorio fue el primero en demostrar que es posible identificar y manipular estos engramas mediante técnicas optogenéticas.
En un experimento seminal, el equipo de Tonegawa etiquetó neuronas del hipocampo activas durante la formación de una memoria de miedo y luego las reactivó selectivamente mediante luz, induciendo la recuperación artificial del recuerdo. Este trabajo no solo confirmó la existencia física de los engramas, sino que también mostró que la memoria puede ser manipulada externamente (Liu et al., 2012).
Además, Tonegawa descubrió que los engramas pueden ser ‘reescritos’, lo que tiene implicaciones profundas para el tratamiento de trastornos como el estrés postraumático (PTSD). Sus estudios en ratones demostraron que es posible convertir memorias traumáticas en neutras mediante la manipulación de circuitos neuronales específicos. Estos hallazgos han inspirado nuevas terapias basadas en la reconsolidación de la memoria.
Optogenética y manipulación de circuitos cerebrales
La optogenética, una técnica que permite controlar neuronas con luz, ha sido una herramienta clave en la investigación de Susumu Tonegawa. Su laboratorio ha utilizado esta tecnología para mapear circuitos cerebrales involucrados en la memoria, la emoción y la toma de decisiones.
Uno de sus descubrimientos más notables fue que la estimulación optogenética de neuronas positivas (relacionadas con experiencias gratificantes) puede contrarrestar los efectos de la depresión en modelos animales. Este trabajo sugiere que la manipulación dirigida de circuitos cerebrales podría ofrecer nuevas estrategias para tratar trastornos psiquiátricos.
Además, Tonegawa ha explorado cómo diferentes regiones del cerebro, como la amígdala y la corteza prefrontal, interactúan durante la formación de memorias emocionales. En este sentido, sus estudios han revelado que la disfunción en estos circuitos puede contribuir a enfermedades como la esquizofrenia y la ansiedad.
Principales obras y publicaciones de Susumu Tonegawa
A lo largo de su carrera, Susumu Tonegawa ha publicado numerosos estudios pioneros. Algunas de sus obras más influyentes incluyen:
- ‘Somatic generation of antibody diversity’: Estudio seminal sobre diversidad de anticuerpos, base de su Premio Nobel.
- ‘Genetic demonstration of a role for PKA in the late phase of LTP and in hippocampus-based long-term memory’: Demostró el papel clave de la PKA en la memoria.
- ‘Optogenetic stimulation of a hippocampal engram activates fear memory recall’: Primera evidencia directa de engramas de memoria.
- ‘Creating a False memory in the hippocampus’: Manipulación artificial de memorias.
- ‘Memory engram storage and retrieval’: Revisión integral sobre engramas.
El impacto de Susumu Tonegawa en la ciencia y la sociedad
El trabajo de Susumu Tonegawa ha transformado nuestra comprensión de la memoria y la cognición, con implicaciones profundas para la medicina y la psicología. Sus descubrimientos sobre los engramas neuronales y la optogenética no solo han avanzado la neurociencia básica, sino que también han abierto nuevas vías para el tratamiento de enfermedades mentales.
Además, su capacidad para trascender disciplinas, desde la inmunología hasta las neurociencias, demuestra el poder del pensamiento interdisciplinario en la ciencia. Así, sus contribuciones continúan inspirando a nuevas generaciones de investigadores, y su legado perdura en los avances terapéuticos que su trabajo ha hecho posibles.
En resumen, Susumu Tonegawa es un ejemplo de cómo la curiosidad científica y la innovación tecnológica pueden converger para resolver algunos de los misterios más profundos del cerebro humano. De esta manera, es posible afirmar que su influencia seguirá moldeando el futuro de las neurociencias y la medicina durante décadas.
Referencias:
- Abel, T., Nguyen, P., Barad, M., Deuel, T., Kandel, E., BourtchoUladze, R. (1997). Genetic demonstration of a role for PKA in the late phase of LTP and in hippocampus-based long-term memory. Cell, volumen (88), número (5), pp. 615-626. sciencedirect.com
- Kandel, E., Dudai, Y., Mayford, M. (2014). The molecular and systems biology of memory. Cell, volumen (157), número (1), pp. 163-186. pubmed.ncbi.nlm.nih.gov
- Liu, X., Ramirez, S., Pang, P., Puryear, C., Govindarajan, A., Deisseroth, K., Tonegawa, S. (2012). Optogenetic stimulation of a hippocampal engram activates fear memory recall. Nature, volumen (484), pp. 381-385. nature.com
- Ramirez, S., Liu, X., Lin, P., Suh, J., Pignatelli, M., Redondo, R., Ryan, T., Tonegawa, S. (2013). Creating a false memory in the hippocampus. Science, volumen (341), número (6144), pp. 387-391. pubmed.ncbi.nlm.nih.gov
- Tonegawa, S. (1983). Somatic generation of antibody diversity. Nature, volumen (302), pp. 575-581. nature.com
- The Nobel Prize (2020). Susumo Tonegawa: Biográfico. The Nobel Prize Organization. nobelprize.org
