La Asamblea Nobel del Instituto Karolinska decidió galardonar con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2019 a los estadounidenses William Kaelin y Gregg Semenza, y al británico Peter Ratcliffe, “por sus descubrimientos sobre cómo las células perciben y se adaptan a la disponibilidad de oxígeno”, uno de los procesos adaptativos esenciales para la vida animal.
Si bien desde el inicio de la biología moderna se ha sabe que para sostener la vida se necesita oxígeno (O2), hasta el trabajo de los hoy premiados se desconocía el mecanismo molecular que les permitía a las células adaptarse a las variaciones en el suministro de este elemento fundamental; los científicos contribuyeron a entender cómo las células experimentan alteraciones genéticas cuando los niveles de oxígeno de su entorno cambian.
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A inicios de la década de los 90 establecieron las bases para comprender cómo la detección de oxígeno tiene una importancia fundamental en la fisiología, por ejemplo, permite a las células adaptar su metabolismo a este elemento y determina la manera en cómo nuestro cuerpo se adapta al ejercicio.
Esta compleja maquinaria molecular también es esencial para adaptación de personas que viven a gran altitud, ya que sus niveles de oxígeno en la sangre son bajos, por lo que células especializadas en los riñones incrementan la producción y liberación de la hormona eritropoyetina (EPO), que activa la síntesis de glóbulos rojos en la médula ósea.
Dichahormona participa en nuestro sistema inmunológico en múltiples formas: ayuda a reparar tejidos y generar nuevos vasos sanguíneos; aumenta la frecuencia cardíaca y contribuye a la ventilación pulmonar; incluso durante el desarrollo fetal controla la formación normal de vasos sanguíneos y el desarrollo de la placenta.
El premio, dotado con poco más de 900 mil dólares, se divide en tres partes iguales para William G. Kaelin, quien nació en 1957, en Nueva York, Estados Unidos, actualmente investigador de la Escuela de Medicina de la Universidad de Harvard; Gregg L. Semenza, investigador de la Universidad Johns Hopkins y también originario de la ciudad de Nueva York, Estados Unidos (1956); y Peter J. Ratcliffe, quien nació en 1954 en Lancashire, Reino Unido, científico de la Universidad de Oxford y del Instituto Francis Crick, en Londres, Inglaterra.
Los descubrimientos de los galardonados abrieron un campo de investigación clave para entender la enorme complejidad molecular de la respuesta al flujo de oxígeno. Semenza descubrió un factor de transcripción que regula la respuestas a la dependencia de oxígeno y la llamó factor HIF(por las siglas en inglés de Factor Inducible de Hipoxia). Por su parte, durante sus trabajos con células tumorales William Kaelin observó un gen que podía suprimir el crecimiento tumoral: el denominado VHLtumorigénico mutante en líneas celulares. Más tarde, Ratcliffe demostró en 1999 que hay una asociación entre VHLy HIF-1a, y que VHLregulaba HIF-1asensible al oxígeno.
Estos trabajos permitieron secuenciar el gen EPO, responsable de la sensibilidad al oxígeno, que tiene más de 6 mil pares de bases de ADN, y determinaron sus mecanismos reguladores. A través del trabajo combinado de estos los tres científicos se demostró que las células animales tienen la capacidad para sentir diferentes concentraciones de oxígeno y, como resultado, reconfigurar sus patrones de expresión genética para su supervivencia. Al menos 300 genes participan en una amplia variedad de redes reguladoras moleculares de numerosos procesos fisiológicos, que van desde el desarrollo de órganos, la regeneración de tejidos, hasta su participación en numerosas enfermedades como el cáncer.
Las contribuciones de los tres investigadores también ayudaron a entender muchos procesos patológicos, por ejemplo, la razón por la cual los pacientes con insuficiencia renal crónica sufren con frecuencia de anemia severa, que se debe a la disminución de la expresión de EPO. También se sabe que esta maquinaria molecular tiene un papel importante en los tumores cancerígenos, ya que estimula la formación de vasos sanguíneos y remodela el metabolismo para la proliferación efectiva de las células cancerosas.
Sus descubrimientos han servido para crear nuevas y prometedoras estrategias para combatir la anemia, el cáncer y muchas otras enfermedades. En años recientes diversos grupos científicos en laboratorios académicos y compañías farmacéuticas se han centrado en el desarrollo de medicamentos que pueden interferir con diferentes estados de enfermedad al activar o bloquear la maquinaria de detección de oxígeno como en muchos tipos de cáncer y algunas enfermedades cardiovasculares.
De acuerdo con la Asamblea Nobel del Instituto Karolinska probablemente solo estamos al comienzo de las aplicaciones de los descubrimientos de los ganadores del Premio Nobel de Medicina 2019.