Premio Nobel en Medicina 2019: ¿Cómo las células perciben cierta cantidad de oxígeno?

Durante la semana que transcurrió, se dieron a conocer los nombres de los ganadores del Premio Nobel en diferentes categorías.

En Medicina (o fisiología), los galardonados fueron el británico Peter Ratcliffe, y los estadounidenses William G. Kaelin Jr. y Gregg L. Semenza.

El reconocimiento fue por sus aportaciones acerca del mecanismo de las células para adaptarse a la cantidad de oxígeno.

Si bien se sabía desde hace muchos siglos que el oxígeno es un elemento fundamental para los seres vivos, la forma de adaptación de las células era desconocida.

Con este descubrimiento se puede conocer más a fondo la actividad celular en casos de cáncer y anemia; así como en la cicatrización de heridas leves.

En otras palabras, explicaría por qué los organismos pueden vivir en cualquier parte del mundo y reaccionar ante la falta o incremento de oxígeno.

Adaptación

Los tres científicos galardonados aclararon el mecanismo fundamental que permite a todos los animales transformar el oxígeno en energía.

Dicho mecanismo es aerobio y genera 15 veces má energía que en anaeróbico sin aire.

Para comprenderlo, es necesario recordar una de las investigaciones de Semenza, quien se centró en el estudio del gen EPO, fundamental en el aumento de niveles de oxígeno en la sangre al producir eritropoyetina (EPO).

La EPO se sintetiza en los riñones; cuando llega al torrente sanguíneo, promueve la producción de glóbulos rojos que son quienes llevan oxígeno.

Semenza, desarrolló ratones transgénicos con el gen EPO (en 1991). Con ello identificó la secuencia genética encargada de la producción de EPO cuando los niveles de oxígeno bajan.

Dos años más tarde, Ratfcliffe demostró que el mecanismo está presente en todos los tejidos de los animales.

Para 1998, los ratones de Semenza fueron incapaces de desarrollar venas, glóbulos rojos o un sistema cardiaco cuando les faltaban dos proteínas a las que bautizó como hipoxia (HIF).

Las proteínas HIF-1a y a VHL resultaron clave como sensores biológicos para detectar la falta de oxígeno.

A la par de los trabajos de Semenza y Ratcliffe, Kaelin estudiaba por qué algunos de sus pacientes con cáncer tenían exceso de vasos sanguíneos en los riñones.

Fue así que demostró que el gen VHL activado funciona como interruptor para prevenir el cáncer.

En colaboración, Kaelin y Ratcliffe descubrieron que el gen VHL también es una parte esencial del sensor de oxígeno celular; porque ayuda a preservar las proteínas necesarias cuando falta el oxígeno y las elimina si es excesivo.

Estos sensores se activan cuando una persona tiene actividad física, y sirve para el correcto funcionamiento de los músculos; en la respuesta inmune; o al sufrir una herida porque desarrolla nuevos vasos sanguíneos. Además, es fundamental en la formación del embrión y la placenta.

Por su parte, en los casos de cáncer, los tumores son capaces de apropiarse de ese proceso para crear nuevos vasos sanguíneos que faciliten su crecimiento.

Al descubrir todas esas características, el mecanismo se puede usar para desarrollar tratamientos efectivos contra la anemia, o en la creación de glóbulos rojos para quienes pierden mucha sangre en accidentes o cirugías.

De igual forma, ayudaría a desacelerar el avance del cáncer causado por la mutación de la proteína VHL; así como a inhibir la acción de la proteína HIF-1a presente en algunos tipos de cáncer y enfermedades cardiovasculares.

Y, por otro lado, aumentar la acción de la proteína HIF-1a para efectos en las funciones inmunitarias, formación de cartílagos y curación de heridas.

Los galardonados

Gregg Semenza dirige el programa de investigación vascular en el John Hopkins Institute; estudió en la Universidad de Harvard y en la Universidad de Pensilvania.

Peter Ratcliffe dirige la investigación clínica en los institutos de Francis Crick, en Londres, y Target Discover en Oxford. Es egresado de las universidad de Cambridge y Oxford.

William Kaelin trabaja en el Howard Hughes Medical Institute y se graduó de la Universidad de Duke.

El premio consta de nueve millones de coronas suecas (más de 17 millones y medio de pesos mexicanos).

Con información de la Nobel Prize agency, El País y Excélsior.