Premio Nobel de Medicina para la adaptación de las células a la disponibilidad de oxígeno

2019/10/07 Galarraga Aiestaran, Ana - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

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La adaptación a la disponibilidad de oxígeno es el mecanismo básico de la vida. Por tanto, la clarificación de las claves de este mecanismo ha sido fundamental para conocer la fisiología celular, así como para mejorar la comprensión y el desarrollo de tratamientos para combatir ciertas enfermedades como la anemia y el cáncer. Por todo ello, el Instituto Karolinska ha decidido entregarles el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de este año.

En la comunicación se recuerdan los pasos anteriores que llevaron a este descubrimiento. De hecho, Otto Warburg recibió el premio Nobel en 1931 por el proceso enzimático por el que las células obtienen energía. En 1938 fue donada a Corneille Heyman por demostrar cómo el cuerpo mide la presión sanguínea y el nivel de oxígeno y cómo transmite esa información al cerebro.

XX. Desde comienzos del siglo XX se sabía que uno de los principales mecanismos de respuesta a la hipoxia es el aumento de la hormona EPO. Esto aumenta la producción de glóbulos rojos. Sin embargo, no sabían cómo el nivel de oxígeno controla este mecanismo.

Y eso es lo que analizó Gregg Semenza. Concretamente investigó el gen de la EPO y cómo regula el gen el cambio de los niveles de oxígeno. Para ello utilizó ratones genéticamente modificados, identificando fragmentos de ADN cercanos al gen del EPO. Su actividad depende de la hipoxia.

También Sir Peter Ratcliff investigó la regulación del gen de la EPO en relación con el oxígeno, y los grupos de investigación de ambos observaron que este mecanismo no está sólo en las células en las que se genera la EPO, es decir, en los riñones. Por el contrario, demostraron que está presente en casi todos los tejidos del cuerpo.

Además, Semenza identificó el complejo HIF. Descubrió que el complejo HIF se asocia a los fragmentos de ADN anteriormente identificados, y descubrió los genes que lo codifican. Conocían cada vez mejor el mecanismo molecular que se activa en la hipoxia.

Investigación complementaria de una enfermedad hereditaria

En la misma época, William Kaelin investigaba una enfermedad hereditaria, von Hippel-Lindau (VHL). Las personas con esta mutación tienen un alto riesgo de padecer ciertos cánceres.Kaeline demostró que la proteína que codifica el gen VHL impide la aparición del cáncer y que los que lo tenían mutado, a su vez, habían aumentado la expresión de los genes que regulan la hipoxia. Así que vio que el VHL tenía alguna influencia en la respuesta a la hipoxia.

Finalmente, Rartcliff demostró en qué consiste esta influencia. Así, paso a paso, se clarificó el mecanismo molecular de cómo las células miden el nivel de oxígeno y se ajustan a su utilidad.

Este mecanismo es clave para el funcionamiento del cuerpo, por ejemplo, durante el ejercicio intenso, en el desarrollo de los vasos sanguíneos y placenta del feto, y en el sistema inmunitario. También influye en muchas enfermedades. Por ejemplo, los enfermos renales crónicos tienen a menudo una anemia grave debido a la escasez de EPO. En los tumores, el mecanismo regulado por oxígeno se utiliza para la creación de nuevos vasos sanguíneos y la proliferación de células cancerosas. Por tanto, son muchos los investigadores que están estudiando cómo incidir en este mecanismo.