Premio Nobel de Medicina para los descubridores del sensor de oxígeno esencial para la vida animal
Los estadounidenses Gregg Semenza y William Kaelin y el británico Peter Ratcliffe comparten el galardón
Los estadounidenses William Kaelin y Gregg Semenza y el británico Peter Ratcliffe han ganado hoy el premio Nobel de Fisiología o Medicina por su descubrimiento de "cómo las células sienten el oxígeno disponible y se adaptan a él".
Los tres científicos se reparten el galardón a partes
iguales por haber aclarado un mecanismo fundamental que permite a todos
los animales transformar oxígeno en energía, un tipo de metabolismo
—aerobio— que genera 15 veces más energía que el anaerobio, sin aire.
Los tres científicos desvelaron cómo las células son capaces de sentir
los niveles de oxígeno en su entorno y adaptar a ellos el metabolismo
para que llegue más oxígeno a los tejidos. Estos hallazgos son la base
de tratamientos actuales contra la anemia y futuros fármacos contra el
cáncer. En 2016 los tres galardonados recibieron el premio Lasker de
investigación médica básica por estos mismos descubrimientos.
BREAKING NEWS:— The Nobel Prize (@NobelPrize) October 7, 2019
The 2019 #NobelPrize in Physiology or Medicine has been awarded jointly to William G. Kaelin Jr, Sir Peter J. Ratcliffe and Gregg L. Semenza “for their discoveries of how cells sense and adapt to oxygen availability.” pic.twitter.com/6m2LJclOoL
Uno de los descubrimientos premiados este año es célebre
por los motivos equivocados. Semenza (Nueva York, 1956), médico e
investigador de la Universidad Johns Hopkins, se centró en el estudio
del gen EPO, fundamental para aumentar los niveles de oxígeno
en sangre al producir eritropoyetina (EPO). Esta proteína se sintetiza
en los riñones. Al llegar al torrente sanguíneo promueve la producción
de glóbulos rojos, portadores de oxígeno. La hormona EPO fue descubierta
en 1977 y dos décadas después ya se había convertido en uno de los compuestos de dopaje deportivo más usados. Sin embargo, los mecanismos moleculares que regulan su producción en función del oxígeno disponible eran un misterio.
En 1991, Semenza desarrolló ratones transgénicos que llevaban el gen EPO
humano. En ellos identificó una secuencia genética encargada de iniciar
la producción de EPO cuando bajan los niveles de oxígeno. Dos años
después, Ratcliffe (Lancashire, 1954), de la Universidad de Oxford,
demostró que este mecanismo está presente en todos los tejidos de todos
los animales, una universalidad que prueba su importancia biológica.
En 1998, los ratones de Semenza fueron incapaces de
desarrollar venas, glóbulos rojos o un sistema cardiaco cuando les
faltaba un complejo de dos proteínas a las que bautizó factor inducible
por hipoxia (HIF, en inglés). La hipoxia es la falta de oxígeno y esas
dos proteínas parecían una pieza clave de los sensores biológicos para
detectarlo. Si el oxígeno abunda, el sistema de limpieza celular marca y
elimina estas proteínas, pero cuando escasea, deja de hacerlo para
permitir que los tejidos sigan generando toda la energía posible.
Casi al mismo tiempo William Kaelin (Nueva York, 1957),
oncólogo de la Facultad de Medicina de Harvard, estudiaba por qué
algunos de sus pacientes de cáncer presentaban un exceso de vasos
sanguíneos en los riñones. Kaelin demostró que estos pacientes tienen
desactivado el gen VHL, que funciona como un interruptor que previene el cáncer. Kaelin y Ratcliffe descubrieron que el gen VHL
no solo protege ante tumores, sino que es una parte esencial del sensor
de oxígeno celular, pues ayuda a preservar las proteínas necesarias
cuando falta el oxígeno y las elimina cuando abunda.
Todo este sofisticado sensor celular descrito por Semenza, Ratcliffe y
Kaelin es esencial para el funcionamiento de los músculos durante el
esfuerzo intenso, la correcta respuesta del sistema inmune, el
desarrollo de nuevos vasos sanguíneos o la formación del embrión y la
placenta. Su descubrimiento ha tenido impacto en la medicina, por
ejemplo en el tratamiento de la anemia con EPO. Además se ha demostrado
que las células tumorales aprovechan estos mecanismos para secuestrar el
metabolismo celular y crecer más rápido, por lo que es están
investigando nuevos tratamientos para “asfixiar” a los tumores.En 2016 los tres galardonados recibieron el premio Lasker de investigación médica básica por estos mismos descubrimientos.
Desde 1901 un total de 219 científicos han recibido este galardón creado por Alfred Nobel. Solo 12 de ellos son mujeres, un 5,4%. La proporción es mucho más sangrante en disciplinas como Física que solo han reconocido a mujeres tres veces entre unb total de 210 galardonados.
El año pasado los galardonados fueron el japonés Tasuku Honjo y el estadounidense James Allison por el descubrimiento "de la terapia contra el cáncer por la inhibición de la regulación inmune negativa". Ambos científicos sentaron las bases de los actuales tratamientos oncológicos con inmunoterapia. La última mujer que ganó un Nobel de Medicina fue la china Tu Youyou, que recibió el galardón en 2015 por descubrir un compuesto clave para tratar la malaria.
El premio está dotado con nueve millones de coronas suecas, unos 940.000 euros. Este premio abre la ronda de anuncios esta semana, que continuará el martes con el de Física, el miércoles, Química, el jueves el de la Paz y, finalmente, Economía, que se dará a conocer el lunes de la semana que viene
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https://elpais.com/elpais/2019/10/07/ciencia/1570432506_098731.html?ssm=TW_CM&fbclid=IwAR18fF1T89sXhbYgFcvta-7yORlLkuFcQYk3V6y2FHEn5QWzQgGCV0aDKI0
William G. Kaelin, Sir Peter Ratcliffe y Gregg L. Semenza ganan el Nobel de Medicina
Agencias | Redacción
Los investigadores han sido galardonados "por
identificar la maquinaria molecular que regula la actividad de los genes
en respuesta a los niveles cambiantes de oxigeno".
1:33
Los tres científicos han logrado con sus estudios "identificar la maquinaria molecular que regula la actividad de los genes en respuesta a los niveles cambiantes de oxigeno", ha informado el Karolinska.
Con ello han establecido la base para entender cómo los niveles de oxígeno afectan el metabolismo celular y la función fisiológica, lo que "allana el camino en el desarrollo de nuevas estrategias para combatir la anemia, el cáncer y muchas otras enfermedades", prosigue la explicación del Instituto.
La importancia fundamental del oxígeno se ha entendido durante siglos, pero durante mucho tiempo se desconocía cómo las células se adaptan a los cambios en los niveles de oxígeno; y los premiados hoy han revelado los mecanismos moleculares que subyacen en este proceso.
El anuncio del galardón de Medicina abre la ronda de anuncios de estos prestigiosos premios, al que seguirán en los próximos días los correspondientes a Física, Química, Literatura -por partida doble- de la Paz y de Economía.
En esta edición se anunciarán excepcionalmente dos premios de Literatura, el correspondiente a 2018 y el de 2019, ya que el año pasado se decidió no entregarlo en medio del escándalo por unas denuncias de abuso sexual que comprometió a la Academia Sueca.
Los premios son entregados el 10 de diciembre, aniversario de la muerte de su fundador, Alfred Nobel, en una doble ceremonia en el Konserthus de Estocolmo y en el Ayuntamiento de Oslo, para el de la Paz.
Este premio es el único que se falla y entrega fuera de Suecia, por deseo expreso de Nobel, ya que Noruega formaba parte del Reino de Suecia en su época.
Todos los premios llevan incluida una dotación económica, que este año asciende a 9 millones de coronas suecas (831.000 euros), a repartir en caso de más de un galardonado.
BREAKING NEWS:
The 2019 #NobelPrize in Physiology or Medicine has been awarded jointly to William G. Kaelin Jr, Sir Peter J. Ratcliffe and Gregg L. Semenza “for their discoveries of how cells sense and adapt to oxygen availability.” pic.twitter.com/6m2LJclOoL
The 2019 #NobelPrize in Physiology or Medicine has been awarded jointly to William G. Kaelin Jr, Sir Peter J. Ratcliffe and Gregg L. Semenza “for their discoveries of how cells sense and adapt to oxygen availability.” pic.twitter.com/6m2LJclOoL
"Cada célula animal tiene un sistema de detección de oxígeno"
Madrid
Cuando el organismo pierde sangre y puede regenerarla, lo hace
exactamente en la cantidad adecuada. ¿Cómo hace este cálculo? Gracias a
un sensor de la cantidad de oxígeno en los tejidos, un sensor
descubierto en 2001 por el grupo que dirige el británico Peter Ratcliffe
(53 años), de la Universidad de Oxford. Es el tipo de descubrimientos
que colocan a un científico en la lista de candidatos al Nobel, no sólo
por su utilidad práctica sino porque abre muchas vías de investigación
básica. Hoy Ratcliffe investiga el posible uso del sensor de oxígeno
para, entre otras cosas, asfixiar a los tumores. Él intervino en las
jornadas de nefropatía diabética organizadas recientemente en Madrid por
la Fundación Renal Íñigo Álvarez de Toledo.
Pregunta: ¿Cómo se interesó por el problema de la percepción de la cantidad de oxígeno en los tejidos?
Respuesta: Uno de los desafíos fundamentales de cualquier cuerpo animal es proporcionar oxígeno a miles de millones de células en las cantidades adecuadas, ni demasiado, ni demasiado poco. Por eso es importante entender cómo las células responden al oxígeno. Muchos grupos, incluido el nuestro, entendimos que debía de haber un mecanismo de control. Una de las respuestas obvias era que ese mecanismo tenía que pasar por la regulación de la hormona eritropoyetina (EPO), que regula una de las formas más obvias de transporte de oxígeno a la célula, los glóbulos rojos. Y se demostró que lo que regula la EPO es el oxígeno. La eritropoyetina se produce en unas células determinadas del riñón, y así fue como nosotros, un grupo de nefrología, entramos en el campo.
P. Su descubrimiento de que hay un sensor de los niveles de oxígeno en los tejidos condujo a una sorpresa...
R. Lo que resultó una gran sorpresa al principio es que el mecanismo por el que las células perciben el oxígeno no está restringido a las células que sintetizan eritropoyetina, sino que está presente en absolutamente todas las células del organismo. De hecho, hoy sabemos que está presente en todas las células de todos los organismos animales, incluso los que no tienen circulación sanguínea.
P. ¿Todos los animales?
R. Sí, todos los organismos multicelulares no vegetales. No está en bacterias ni en levaduras. Cada célula en el organismo de los animales tiene un sistema de detección de oxígeno. Creemos que tal vez fue la necesidad especial de llevar oxígeno a todas las células del organismo la que hizo aparecer este mecanismo en la evolución.
P. ¿Para qué sirve en organismos sin sistema circulatorio?
R. Se usa para determinar el crecimiento de vasos sanguíneos, la forma en que las células usan energía o, incluso, para decidir si las células viven o mueren y cómo interaccionan con las proteínas de alrededor. El sistema que regula la eritropoyetina también regula otras muchas funciones. Fue una sorpresa porque la extrema sensibilidad de la eritropoyetina para regenerar la cantidad exacta de sangre no era evidente en otros sistemas. Por ejemplo, para hacer crecer nuevos vasos sanguíneos necesitas un estímulo muy potente, y sin embargo parece estar regulado por el mismo sistema.
P. ¿Sería posible crear un organismo capaz de sobrevivir con muy poco oxígeno?
R. Sería interesante entender cómo los organismos sobreviven en ambientes de poco oxígeno o, en general, ambientes poco usuales. Se está trabajando en eso. Pero, desde el punto de vista médico, nos interesa usar esto para tratar enfermedades donde se querría aumentar el suministro de oxígeno, estimulando la creación de nuevos vasos sanguíneos [angiogénesis] o lo contrario. Un posible objetivo es el cáncer, restringiendo el riego sanguíneo en el tumor.
P. ¿Y en enfermedades cardiovasculares?
R. Es otro de los objetivos. Se trataría de suministrar más oxígeno favoreciendo el crecimiento de los vasos sanguíneos. Pero la universalidad del sistema de detección de oxígeno es a la vez una oportunidad y un problema, porque al manipularlo queremos conseguir una cosa, pero no otra. En la anemia, por ejemplo, ¿cómo hacemos para obtener sólo más glóbulos rojos, sin generar crecimiento de vasos sanguíneos? En otros pacientes sería al revés... El desafío para la próxima década es cómo domar este nuevo conocimiento.
P. ¿Entonces, en qué estado están las terapias que promueven la formación de nuevos vasos para tratar enfermedades cardiovasculares?
R. Cuando se hallaron los factores de crecimiento para la angiogénesis enseguida se creyó que pasaría poco tiempo antes de que las medicinas llegaran al mercado, pero no. Hace falta más tiempo. Ha habido avances en cáncer con tratamientos de anti-angiogénesis. La terapia pro-angiogénesis está tardando más, pero llegará. El problema es que podríamos querer hacer crecer nuevos vasos en el corazón, pero no en otras partes del cuerpo. Así que hay que buscar métodos seguros para llevar los fármacos hasta donde queremos, y sólo allí. Llevará tiempo.
P. El oxígeno a menudo se relaciona con antioxidantes, radicales libres, medicina antiedad... ¿Realmente los antioxidantes bloquean los radicales libres y es esa una buena estrategia para prevenir el envejecimiento?
R. Es una simplificación que puede inducir a error. Es mejor decir que, aunque hay ideas sobre cómo los radicales podrían influir en determinados procesos patológicos, no hay ejemplos claros de terapias basadas en vitaminas que produzcan beneficios actuando sobre radicales libres. Otra cosa son las carencias vitamínicas. Pero en personas con una dieta sana, es difícil demostrar que tomar antioxidantes adicionales sea beneficioso.
"El crecimiento de nuevos vasos sanguíneos exige un estímulo potente"
"El desafío para la próxima década es cómo domar este conocimiento"
"La terapia pro-angiogénesis está tardando, pero llegará"
Respuesta: Uno de los desafíos fundamentales de cualquier cuerpo animal es proporcionar oxígeno a miles de millones de células en las cantidades adecuadas, ni demasiado, ni demasiado poco. Por eso es importante entender cómo las células responden al oxígeno. Muchos grupos, incluido el nuestro, entendimos que debía de haber un mecanismo de control. Una de las respuestas obvias era que ese mecanismo tenía que pasar por la regulación de la hormona eritropoyetina (EPO), que regula una de las formas más obvias de transporte de oxígeno a la célula, los glóbulos rojos. Y se demostró que lo que regula la EPO es el oxígeno. La eritropoyetina se produce en unas células determinadas del riñón, y así fue como nosotros, un grupo de nefrología, entramos en el campo.
P. Su descubrimiento de que hay un sensor de los niveles de oxígeno en los tejidos condujo a una sorpresa...
R. Lo que resultó una gran sorpresa al principio es que el mecanismo por el que las células perciben el oxígeno no está restringido a las células que sintetizan eritropoyetina, sino que está presente en absolutamente todas las células del organismo. De hecho, hoy sabemos que está presente en todas las células de todos los organismos animales, incluso los que no tienen circulación sanguínea.
P. ¿Todos los animales?
R. Sí, todos los organismos multicelulares no vegetales. No está en bacterias ni en levaduras. Cada célula en el organismo de los animales tiene un sistema de detección de oxígeno. Creemos que tal vez fue la necesidad especial de llevar oxígeno a todas las células del organismo la que hizo aparecer este mecanismo en la evolución.
P. ¿Para qué sirve en organismos sin sistema circulatorio?
R. Se usa para determinar el crecimiento de vasos sanguíneos, la forma en que las células usan energía o, incluso, para decidir si las células viven o mueren y cómo interaccionan con las proteínas de alrededor. El sistema que regula la eritropoyetina también regula otras muchas funciones. Fue una sorpresa porque la extrema sensibilidad de la eritropoyetina para regenerar la cantidad exacta de sangre no era evidente en otros sistemas. Por ejemplo, para hacer crecer nuevos vasos sanguíneos necesitas un estímulo muy potente, y sin embargo parece estar regulado por el mismo sistema.
P. ¿Sería posible crear un organismo capaz de sobrevivir con muy poco oxígeno?
R. Sería interesante entender cómo los organismos sobreviven en ambientes de poco oxígeno o, en general, ambientes poco usuales. Se está trabajando en eso. Pero, desde el punto de vista médico, nos interesa usar esto para tratar enfermedades donde se querría aumentar el suministro de oxígeno, estimulando la creación de nuevos vasos sanguíneos [angiogénesis] o lo contrario. Un posible objetivo es el cáncer, restringiendo el riego sanguíneo en el tumor.
P. ¿Y en enfermedades cardiovasculares?
R. Es otro de los objetivos. Se trataría de suministrar más oxígeno favoreciendo el crecimiento de los vasos sanguíneos. Pero la universalidad del sistema de detección de oxígeno es a la vez una oportunidad y un problema, porque al manipularlo queremos conseguir una cosa, pero no otra. En la anemia, por ejemplo, ¿cómo hacemos para obtener sólo más glóbulos rojos, sin generar crecimiento de vasos sanguíneos? En otros pacientes sería al revés... El desafío para la próxima década es cómo domar este nuevo conocimiento.
P. ¿Entonces, en qué estado están las terapias que promueven la formación de nuevos vasos para tratar enfermedades cardiovasculares?
R. Cuando se hallaron los factores de crecimiento para la angiogénesis enseguida se creyó que pasaría poco tiempo antes de que las medicinas llegaran al mercado, pero no. Hace falta más tiempo. Ha habido avances en cáncer con tratamientos de anti-angiogénesis. La terapia pro-angiogénesis está tardando más, pero llegará. El problema es que podríamos querer hacer crecer nuevos vasos en el corazón, pero no en otras partes del cuerpo. Así que hay que buscar métodos seguros para llevar los fármacos hasta donde queremos, y sólo allí. Llevará tiempo.
P. El oxígeno a menudo se relaciona con antioxidantes, radicales libres, medicina antiedad... ¿Realmente los antioxidantes bloquean los radicales libres y es esa una buena estrategia para prevenir el envejecimiento?
R. Es una simplificación que puede inducir a error. Es mejor decir que, aunque hay ideas sobre cómo los radicales podrían influir en determinados procesos patológicos, no hay ejemplos claros de terapias basadas en vitaminas que produzcan beneficios actuando sobre radicales libres. Otra cosa son las carencias vitamínicas. Pero en personas con una dieta sana, es difícil demostrar que tomar antioxidantes adicionales sea beneficioso.
* Este artículo apareció en la edición impresa del Miércoles, 19 de diciembre de 2007
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