¿Cómo afectan los niveles de oxígeno al metabolismo celular y la función fisiológica? Gracias a los descubrimientos de los tres científicos premiados este año con el Premio Nobel de Medicina comprendemos mejor uno de los procesos adaptativos más esenciales de la vida.

El Comité del Nobel dejó claro ya en su primer mensaje en Twitter las razones que justificaban el premio de este año: “La importancia fundamental del oxígeno se ha entendido durante siglos, pero la forma en que las células se adaptan a los cambios en los niveles de oxígeno ha sido desconocida durante mucho tiempo. El trabajo premiado este año revela los mecanismos moleculares que subyacen en la forma en que las células se adaptan a las variaciones en el suministro de oxígeno”.

Añade que los hallazgos de los premiados "tienen una importancia fundamental para la medicina y han allanado el camino a prometedoras nuevas estrategias para combatir la anemia, el cáncer y muchas otras enfermedades".

William Kaelin y Gregg Semenza (Estados Unidos) junto a Peter Ratcliffe (Gran Bretaña) han sido los galardonados por sus estudios realizados durante más de 20 años en los que han alcanzado importantes hallazgos sobre la forma en que las células perciben el oxígeno del ambiente y se adaptan a él.

Si se logra bloquear la "respiración" de las células que crecen con los tumores, se podría frenar el avance de la enfermedad. En el caso de cánceres de mal pronóstico, como el de hígado, el tumor consume todo el oxígeno de su alrededor. De ahí la relevancia de las bases sentadas por estos tres investigadores para comprender la función metabólica que transforma el oxígeno en energía.

Tres veteranos investigadores

William Kaelin es profesor en la Facultad de Medicina de la prestigiosa universidad de Harvard y fundó su propio laboratorio de investigación en el Instituto del Cáncer Dana-Farber en Boston.

Gregg Semenza también nació en Nueva York un año antes que su colega William Kaelin, en 1956. Es profesor de Pediatría, Oncología, ciencia de la radiación molecular, entre otras disciplinas en la Universidad Johns Hopkins. Se graduó de la Universidad de Harvard y realizó estudios de doctorado en la de Pensilvania.

A ellos se une Petter Ratcliffe, nacido en Gran Bretaña en 1954. Fue profesor de la universidad de Oxford y actualmente es director de institutos de investigación clínica como el Francis Crick de Londres y el Target Discovery. Ratcliffe obtuvo una beca para estudiar en la Universidad de Cambridge para estudiar Medicina. Posteriormente se traslado a la Universidad de Oxford donde se especializó en oxigenación renal.

Antes de obtener el Premio Nobel de Medicina 2019 los tres científicos ya habían recibido un Premio Lasker por los mismos hallazgos que resultaron de la investigación científica iniciada de manera independiente hace más de 20 años.

Todos los premios llevan incluida una dotación económica, que este año asciende a nueve millones de coronas suecas (831.000 euros, 912.000 dólares), a repartir entre los tres galardonados.

El oxígeno da forma a la fisiología y la patología

Según ha explicado la propia Fundación Nobel, gracias al trabajo innovador de los galardonados este año con el Premio Nobel de Medicina 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.

Otros ejemplos de procesos adaptativos controlados por la detección de oxígeno incluyen la generación de nuevos vasos sanguíneos y la producción de glóbulos rojos. Nuestro sistema inmunológico y muchas otras funciones fisiológicas también se ajustan mediante la maquinaria de detección de oxígeno. 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.

La detección de oxígeno es fundamental para una gran cantidad de enfermedades. Por ejemplo, los pacientes con insuficiencia renal crónica a menudo sufren de anemia severa debido a la disminución de la expresión de EPO, producido por células en el riñón y esencial para controlar la formación de glóbulos rojos.

Además, la maquinaria regulada por oxígeno tiene un papel importante en el cáncer. En los tumores se utiliza para estimular la formación de vasos sanguíneos y remodelar el metabolismo para la proliferación efectiva de células cancerosas.

A partir de estos hallazgos, en laboratorios y farmacéuticas ahora se centran en el desarrollo de medicamentos que puedan interferir con diferentes estados de enfermedad al activar o bloquear la maquinaria de detección de oxígeno.

Acceda aquí a la justificación científica completa del premio aportada por la Academia (en inglés).