Un trío de científicos recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina el lunes. William G. Kaelin Jr., Peter J. Ratcliffe y Gregg L. Semenza aceptaron el premio, que marca el inicio de la temporada del Premio Nobel, por su trabajo sobre cómo las células perciben y se adaptan a la disponibilidad de oxígeno.
Según la Asamblea Nobel del Instituto Karolinska en Estocolmo, Suecia, los galardonados con el Premio Nobel de este año identificaron el mecanismo para "uno de los procesos adaptativos más esenciales de la vida". Los animales usan oxígeno para convertir los alimentos en energía. Si bien hemos entendido la importancia de la función del oxígeno en el cuerpo durante siglos, no fue hasta esta colaboración que ahora comprendemos cómo las células se adaptan a los cambios en los niveles de oxígeno.
Cuando los niveles de oxígeno son críticamente bajos, un estado llamado hipoxia, el cuerpo responde con un impulso en la hormona eritropoyetina (EPO) de los riñones. EPO luego aumenta la producción de glóbulos rojos. La importancia de este proceso, llamado eritropoyesis, es clara: sin la cantidad adecuada de glóbulos rojos, los animales no serían capaces de transportar oxígeno a los tejidos o sacar dióxido de carbono. Al suministrar oxígeno a los tejidos, los glóbulos rojos ayudan en la producción de energía. Pero los científicos no sabían exactamente cómo las células respondían a los niveles de oxígeno para controlar el proceso.
En el trabajo realizado en la década de 1990 con ratones genéticamente modificados, Gregg Semenza, director del programa vascular del Instituto de Ingeniería Celular de la Universidad John Hopkins, localizó segmentos de ADN junto al gen EPO. Este gen codifica la hormona eritropoyetina. Estos segmentos de ADN median la respuesta a la hipoxia. Durante el mismo período, otro investigador, Peter Ratcliffe, que dirige la investigación clínica en el Instituto Francis Crick en Londres, también identificó cómo el oxígeno regulaba el gen EPO. Ambos grupos de investigación encontraron que el mecanismo de detección de oxígeno estaba presente en prácticamente todos los tejidos, no solo en las células renales, donde se produce EPO. Este hallazgo reveló que el mecanismo era funcional en muchos tipos diferentes de células.
Semenza también publicó su descubrimiento de dos proteínas diferentes que se unen al segmento de ADN identificado dependiendo de la presencia de oxígeno en 1995. Cuando los niveles de oxígeno son altos, las células contienen cantidades mínimas de estas proteínas. Casi al mismo tiempo, el investigador del cáncer William Kaelin estaba investigando una afección genética llamada enfermedad de von Hippel-Lindau (VHL), que causa un mayor riesgo de ciertos tipos de cáncer. Descubrió que aquellos con la mutación genética que a menudo da lugar a la enfermedad desarrollaron células cancerosas con altos niveles de genes regulados por la hipoxia. Ratcliffe y su grupo descubrieron que VHL interactúa con las dos proteínas que Semenza descubrió para regular los niveles de oxígeno.
La detección de oxígeno es fundamental para una gran cantidad de enfermedades. En personas con enfermedad renal crónica, el gen EPO no funciona a plena capacidad, dejando a muchos con anemia severa. Mientras tanto, en las células cancerosas, la maquinaria regulada por oxígeno estimula la formación de vasos sanguíneos. Estos vasos sanguíneos aseguran que las células cancerosas tengan un suministro adecuado de oxígeno para continuar creciendo. Estos descubrimientos han allanado el camino para nuevas estrategias para combatir la anemia, el cáncer y muchas otras enfermedades. El descubrimiento, según el miembro de la Asamblea Nobel, Randall Johnson, es un aspecto básico de cómo funcionan las células: un "descubrimiento de libros de texto", dice.
El Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2018 fue para James P. Allison y Tasuku Honjo por su trabajo en inmunoterapia. El Premio Nobel de Física se anunciará el martes y el Premio Nobel de Física el miércoles.