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Nobel de Medicina: así funcionan tus células cuando falta el oxígeno
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Nobel de Medicina: así funcionan tus células cuando falta el oxígeno

William Kaelin Jr, Sir Peter Ratcliffe y Gregg Semenza han sido galardonados con el Premio Nobel de Medicina o Fisiología de 2019 por descubrir la química que hay tras la respuesta de las células a la cantidad de oxígeno disponible.

La EPO puede aumentar la cantidad de glóbulos capaces de transportar oxígeno, por eso se usa en dopaje o contra la anemia | M.V. | FreeDomainImages

El Premio Nobel de Medicina 2019 ha recaído en tres hombres: William Kaelin Jr, Sir Peter Ratcliffe y Gregg Semenza «por sus descubrimientos sobre cómo las células sienten y se adaptan a la cantidad de oxígeno disponible«. Su trabajo abrió un campo para investigar terapias contra la anemia o ciertos cánceres, tal y como han explicado en rueda de prensa desde el Instituto Karolinska de Estocolmo (Suecia).

El oxígeno del aire (O2) es un aliado y un veneno para los animales, incluidos los humanos. Para conseguir la energía de los alimentos, el oxígeno es un ingrediente fundamental en las reacciones que nos hacen vivir. Pero su presencia en determinados compuestos puede causar estragos moleculares. Es justo lo que investigaron los Nobel de Medicina 2019.

EPO: la hormona de los dopajes

Para visualizarlo mejor, nos trasladamos a la década de los dos mil. Por aquel tiempo empezaron a sonar casos de dopaje en ciclismo y atletismo ligados a una sustancia: EPO.

Los humanos (y la mayoría de animales) usan glóbulos rojos para transportar oxígeno a los tejidos de sus cuerpos. Cuando su concentración disminuye, el riñón genera la hormona eritropoyetina (EPO), que aumenta la producción de glóbulos rojos para poder llevar el (poco) oxígeno que haya con mayor celeridad y compensar la pérdida. 

Esa es la trampa que hicieron algunos deportistas de élite para llegar más lejos: oxigenarse a base de una hormona que hace a la sangre ‘más eficaz’. Era la tesis médica de la Operación Puerto. Pero, también, la terapia para personas con anemia.

«La importancia del control hormonal de la generación de EPO (eritropoyesis) ya se conocía a principios del siglo XX, pero la forma en que este proceso se controla por el O2 era un misterio», han explicado en el anuncio del premio Nobel de Medicina.

Glóbulos llevando oxígeno en 'Érase una vez la vida'

La EPO estimula la producción de glóbulos rojos, que transportan el 99% del oxígeno por la sangre. Aquí, su representación en ‘Érase una vez la vida’.

¿Cómo se adapta el cuerpo a la cantidad de oxígeno disponible? En los años noventa, los científicos Semenza y Ratcliffe echaron un vistazo al ADN (el código fuente de nuestro ser) de quien está en hipoxia, es decir, con poco oxígeno. Vieron que hay una secuencia genética que es capaz de desatar una respuesta para que las células se adapten a esa falta.

Demostraron que la hipoxia provoca que el gen HIF-1 se una y active otros genes/proteínas diana en muchas células que no producen la famosa EPO. Es decir, múltiples tipos de células usan HIF-1 para estimular numerosos genes-colegas en respuesta a condiciones de bajo oxígeno.

Cuando los niveles de oxígeno son bajos, la HIF-1α está protegida de la degradación y se acumula en el núcleo de la célula. Allí atrincherada, se asocia con otras sustancias y se une a secuencias de ADN específicas en genes capaces de jugar con la cantidad de oxígeno disponible.

Cáncer: cuando el cuerpo ‘se pasa’ con el oxígeno

El oxígeno descontrolado puede ser también un problema relacionado con el cáncer. Casi al mismo tiempo que los ahora Nobel de Medicina Semenza y Ratcliffe estaban explorando la regulación de EPO, su colega William Kaelin Jr. estaba intrigado con un tipo de cáncer: la enfermedad de von Hippel-Lindau (llamada también VHL, porque quien lleva el gen VHL ‘estropeado’ tiene mucho más riesgo de padecer el tumor).

Resultaba que parecía vinculada a un exceso de la EPO, la sustancia que se produce en abundancia cuando falta el oxígeno. Sería lógico pensar que si hay mucha eritropoyetina, VHL debería actuar como un protector. Si no funciona bien –está mutado– se descontrola el sistema. Es como si su proliferación fomentara el crecimiento descontrolado de vasos sanguíneos anómalos, lo que viene a ser un tumor.

«Ratcliffe y su grupo de investigación hicieron un descubrimiento clave: demostrar que VHL puede interactuar físicamente con HIF-1α y es necesario para su degradación a niveles normales de oxígeno», explican desde la Fundación.

La detección celular de oxígeno es útil para los músculos durante el ejercicio intenso

Gracias al trabajo innovador de estos premios Nobel, sabemos mucho más sobre cómo los diferentes niveles de oxígeno regulan los procesos fisiológicos fundamentales.

La detección de oxígeno permite a las células adaptar su metabolismo a niveles bajos de oxígeno: por ejemplo, en nuestros músculos durante el ejercicio intenso. 

Nuestro sistema inmunológico y muchas otras funciones fisiológicas también se ajustan mediante la maquinaria de detección de O2 . Incluso se ha demostrado que la detección de oxígeno es esencial durante el desarrollo fetal para controlar la formación normal de vasos sanguíneos y el desarrollo de placenta.

Los tres Nobel de 2019

William G. Kaelin, Jr. nació en 1957 en Nueva York (EE.UU.). Se doctoró en la Universidad de Duke, Durham. Realizó su formación especializada en medicina interna y oncología en la Universidad Johns Hopkins, Baltimore, y en el Instituto del Cáncer Dana-Farber, Boston. Estableció su propio laboratorio de investigación en el Instituto del Cáncer Dana-Farber y se convirtió en profesor titular en la Escuela de Medicina de Harvard en 2002. Es investigador del Instituto Médico Howard Hughes desde 1998.

Sir Peter J. Ratcliffe nació en 1954 en Lancashire (Reino Unido). Estudió medicina en Gonville y Caius College en la Universidad de Cambridge y se especializó en nefrología en Oxford. Estableció un grupo de investigación independiente en esa universidad y se convirtió en profesor titular en 1996. Es Director de Investigación Clínica en el Instituto Francis Crick, Londres, Director del Instituto Target Discovery en Oxford y Miembro del Instituto Ludwig para la Investigación del Cáncer.

Gregg L. Semenza nació en 1956 en Nueva York (EE.UU.). Obtuvo su licenciatura en biología en la Universidad de Harvard, Boston. Se doctoró en la Universidad de Pensilvania, en 1984 y se formó como especialista en pediatría en la Universidad de Duke, Durham. En la Universidad Johns Hopkin estableció un grupo de investigación independiente. Se convirtió en profesor titular en la Universidad Johns Hopkins en 1999 y desde 2003 es el Director del Programa de Investigación Vascular en el Instituto Johns Hopkins de Ingeniería Celular.

Los premiados toman el relevo del biólogo James Allison y su colega Tasuku Honjo; se hicieron con el Nobel de Medicina por desarrollar una «terapia contra el cáncer por la inhibición de la regulación inmune negativa», es decir, descubrir y desarrollar mecanismos por los que se estimula al propio sistema de defensas del organismo para que luche contra los tumores.

Una vez más, el máximo galardón médico ha recaído en hombres, pese a que sonaba la candidatura de la doctora Marie Claire King, descubridora de un gen clave en el cáncer de mama, investigadora genética en el caso de los bebés robados durante la dictadura argentina y autora del primer gran estudio que nos vinculó genéticamente a los chimpancés.

El premio está dotado con 9 millones de coronas suecas (940.000 euros). Este martes se anunciará el premio en Física, el miércoles, Química, el jueves el de la Paz y, finalmente, Economía, que se dará a conocer el lunes.

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