Que el oxígeno (O₂), que constituye cerca de una quinta parte de la atmósfera terrestre, es esencial para la vida humana ya se sabía.Y que es fundamental para convertir los alimentos en energía útil, también es algo que se ha sabido durante siglos.
Lo que no se sabía, hasta hace unos años, es cómo se adaptan las células a los cambios en los niveles de oxígeno. Los estadounidenses William Kaelin (Nueva York, 1957), oncólogo de la Facultad de Medicina de Harvard, y Gregg Semenza (Nueva York 1956), médico e investigador de la Universidad John Hopkins, y el británico Peter J. Ratcliffe (Lancashire, 1954), de la Universidad de Oxford, lo han descubierto.
Los científicos han identificado la maquinaria molecular que regula la actividad de los genes como respuesta a los diferentes niveles de oxígeno y, con ello, han revelado el mecanismo de uno de los procesos de adaptación más esenciales de la vida. Con este descubrimiento han establecido la base para comprender cómo los niveles de oxígeno afectan el metabolismo celular y la función fisiológica. Por ello, este lunes se han llevado el Premio Nobel de Medicina.
Este hallazgo abre un camino para nuevas estrategias de lucha contra la anemia, el cáncer y muchas otras enfermedades. Gracias al trabajo de los también galardonados con el premio Lasker de investigación médica básica, por estos mismos descubrimientos en 2016, es posible saber 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 los bajos niveles de oxígeno, por ejemplo, en los músculos durante el ejercicio intenso. Además permite generar nuevos vasos sanguíneos o producir glóbulos rojos. El sistema inmunológico y muchas otras funciones fisiológicas también son afinadas por este mecanismo. Incluso la detección de oxígeno es esencial durante el desarrollo fetal para controlar la formación normal de vasos sanguíneos y el desarrollo de la placenta.
La detección de oxígeno también es fundamental para un enfermedades como la insuficiencia renal crónica, en la que los pacientes a menudo sufren de anemia grave debido a la disminución de la expresión de EPO.
Semenza estudió el gen EPO -que codifica a la eritropoyetina (EPO), una hormona que conduce a un aumento de la producción de glóbulos rojos- y cómo está regulado por niveles variables de oxígeno. Ratcliffe también estudió la regulación dependiente del O₂ del gen EPO, y ambos investigadores encontraron que el mecanismo de detección de oxígeno estaba presente en prácticamente todos los tejidos, no sólo en las células renales donde se produce normalmente la EPO. Estos hallazgos demostraron que el mecanismo era general y funcional en muchos tipos de células diferentes.
Casi al mismo tiempo que Semenza y Ratcliffe exploraban la regulación del gen EPO, el investigador del cáncer Kaelin estaba investigando un síndrome hereditario, la enfermedad de von Hippel-Lindau (enfermedad de VHL). Esta enfermedad genética conduce a un riesgo drásticamente mayor de ciertos tipos de cáncer en familias con mutaciones de VHL heredadas.
Kaelin demostró que el gen VHL codifica una proteína que previene la aparición de cáncer y que las células cancerosas que carecen de un gen VHL funcional expresan niveles altos de genes regulados por hipoxia. Cuando el gen VHL se reintrodujo en las células cancerosas, se restablecieron los niveles normales.
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.
