Nobel de Medicina pel descobriment de com les cèl·lules s'adapten a la falta d'oxigen

William G. Kaelin, de l'Institut del Càncer Dana-Farber de la Universitat Harvard, Peter J. Ratcliffe, de l'Institut Francis Crick de la Universitat d'Oxford, i Gregg L. Semenza, de la Universitat Johns Hopkins, han guanyat el Premi Nobel de Fisiologia o Medicina.

L'acadèmia els hi ha atorgat pel descobriment dels mecanismes pels quals les cèl·lules detecten i s'adapten a la disponibilitat d'oxigen. Aquest és el tuit amb què s'ha anunciat:

Kaelin i Semenza varen néixer als Estats Units, concretament a l'estat de Nova York. Ratcliffe va néixer al Lancashire, al Regne Unit.

Adaptació dels organismes vius

La recerca dels tres guardonats i dels seus grups ha permès comprendre els canvis en l'expressió dels gens que permeten al d'organismes vius adaptar-se als nivells canviants d'oxigen. I això ha dut a avenços en la comprensió de diverses malalties, entre les quals, el càncer.

A principis dels anys 90, Gregg Semenza va identificar, purificar i clonar una substància que regula la resposta a aquestes variacions en l'oxigen disponible. El va anomenar HIF (Factor d'Hipòxia Induïble). També va mostrar que constava de dos components, un que no es coneixia, que va anomenar HIF-1α, i una proteïna, ARNT, ja descoberta abans, però de què es desconeixia aquest paper.

Per la seva banda, William Kaelin Jr. investigava el gen que produeix una proteïna anomenada supressor de tumors von Hippel-Lindau. Està implicada en la malaltia que porta aquest mateix nom, abreujadament VHL, un trastorn genètic rar que es caracteritza per l'aparició de tumors benignes que es poden transformar en malignes. Kaselin va demostrar que el gen podia suprimir tumors en cèl·lules que havien patit mutacions.

Semblen dues línies separades, però van convergir quan Peter Ratcliffe va demostrar, el 1999, que hi havia una associació entre VHL i HIF-1α. VHL regulava la degradació de HIF-1α. Els grups de Kaelin i Ratcliffe van demostrar simultàniament el mecanisme d'aquesta degradació.

El paper de l'oxigen

Que l'oxigen és essencial per a la majoria d'éssers vius se sap des de fa segles. Però es desconeixien els mecanismes de la seva actuació. Si els Oremis Nobel van néixer i s'atorguen a Suècia, podem començar la història en aquest país. A principis de la dècada dels 1770, el químic suec Carl Scheele va descobrir l'oxigen i va determinar que conforma, aproximadament, una quarta part de l'aire que respirem.

Scheele no va publicar els seus resultats de seguida i abans que ho fes el britànic Joseph Priestley va descriure un altre sistema per aïllar l'oxigen. Finalment, el francès Antoine Lavoisier va demostrar el paper de l'oxigen en la combustió. Per això, el descobriment del gas i del seu paper és una troballa molt disputada.

En tot cas, va ser Lavoisier qui li va donar el nom d'oxigen. Va demostrar que és necessari per a la vida perquè és essencial per a les reaccions que transformen nutrients en una substància anomenada ATP, que permet transferir energia a les cèl·lules.

L'EPO i l'adaptació a la hipòxia

Regular els nivells d'oxigen i adaptar-se a la seva disponibilitat és bàsic per als organismes. I l'adaptació es produeix a través de respostes complexes, que es produeixen a nivell de cèl·lules i teixits concrets, però que tenen com objectiu adaptar l'organisme complet.

Això es produeix en situacions molt diverses. Algunes poblacions humanes estan genèticament adaptades a viure en ambients amb nivells baixos d'oxigen, a grans alçades. Durant l'exercici varien les necessitats d'oxigen. I això també es produeix en processos patològics com el càncer o les infeccions.

Un dels treballs generats per la recerca dels tres premiats relaciona la hipòxia o nivell baix d'oxigen amb l'hormona EPO. Les variacions en aquests nivells a la sang els detecten cèl·lules especialitzades dels ronyons, que segreguen una proteïna anomenada eritropoetina o EPO. Com se sap, alguns esportistes se l'han administrat per obtenir més rendiment perquè augmenta la quantitat de glòbuls vermells a la sang i això permet aprofitar millor l'oxigen.

Els treballs de Semenza i el seu grup va establir les seqüències del gen de l'EPO implicades en els processos complexos de resposta als nivells d'oxigen.

De l'anèmia al càncer

Altres recerques posteriors, tant dels guardonats com d'altres investigadors, van anar completant els mecanismes de tots aquests processos. Però el comitè Nobel ha reconegut el paper central que Semenza, Ratcliffe i Kaelin han mantingut en aquestes investigacions des que van fer els primers descobriments.

La recerca, aparentment molt bàsica, ja ha obert nous camins en aplicacions clíniques. Així, hi ha assajos força avançats de fàrmacs que poden actuar en els processos reguladors de la resposta a l'oxigen i de potencials tractaments per a malalties com l'anèmia. També hi ha línies d'investigació que intenten aconseguir l'alentiment del creixement de tumors. Kaelin ja ha descobert recentment una substància capaç d'alentir el creixement de tumors en cèl·lules mutants en animals.

Però les possibilitats són molt àmplies i poden abastar un ampli ventall de malalties, des de problemes immunològics, a formació de cartílags o reparació de ferides. Unes possibilitats molt àmplies, perquè el camí que van iniciar Semenza, Ratcliffe i Kaelin ha portat a conèixer molt millor com responen les nostres cèl·lules quan detecten que disminueixen els nivells d'aquest gas essencial per a la vida: l'oxigen.