La respiració de les cèl·lules guanya el premi Nobel de medicina

Un complex mecanisme genètic explica com s'adapten les cèl·lules a la disponibilitat d'oxigen

Tothom sap que l'oxigen és essencial per viure, però potser no tanta gent sap que les cèl·lules, de qualsevol mena i de qualsevol teixit, també en necessiten. Sense oxigen no hi hauria metabolisme cel·lular ni tampoc la producció d'energia que tot organisme necessita. Què passa quan la seva disponibilitat minva? Doncs que les cèl·lules s'hi adapten i sobreviuen amb el que hi ha. Com s'ho fan per adaptar-se a condicions de poc oxigen és una altra història. Una complexa maquinària activada genèticament ho fa possible. Els descobridors d'aquesta maquinària, Gregg Semenza i William Kaelin, dels Estats Units, i Peter Ratcliffe, del Regne Unit, han rebut el premi Nobel de medicina i fisiologia per haver sabut explicar el seu funcionament. Les seves troballes tenen transcendència en camps com el desenvolupament embrionari, l'anèmia, el càncer o els infarts, tant els de miocardi com els ictus. El metabolisme, la respiració i la immunitat també hi estan relacionats.

La història de com les cèl·lules s'adapten a l'oxigen disponible i responen en conseqüència arrenca, a efectes pràctics, el 1991. Se sabia que en casos d'hipòxia, o manca d'oxigen, s'activava una hormona que desencadenava una producció més gran de glòbuls vermells, els responsables de transportar l'oxigen a cada una de les cèl·lules de l'organisme. Però el que no se sabia és com s'ho feia el gen que activa l'hormona, coneguda com a eritropoetina –utilitzada anys més tard com a dòping per ciclistes i atletes i popularitzada com a EPO–, per respondre davant la manca d'oxigen. Semenza, de la Universitat Johns Hopkins de Baltimore, i Rattcliffe, de l'Institut Francis Crick de Londres, van veure en treballs independents que hi ha una seqüència molt pròxima al gen de l'EPO que actua com a sensor de l'oxigen. També van veure que aquesta seqüència existeix en totes les cèl·lules i teixits de l'organisme.

Poc després, Semenza descobriria que quan hi ha poc oxigen aquest sensor genètic activa la producció d'una molècula coneguda com a HIF (factor induïble per hipòxia), que, al seu torn, indueix l'augment de producció d'EPO i, per tant, de glòbuls vermells.

En paral·lel, en una successió d'articles científics que s'allargaria fins al 2001, William Kaelin, de l'Escola de Medicina de Harvard i especialitzat en recerca oncològica, descobriria que quan minva l'oxigen disponible augmenta la producció de VHL, una proteïna implicada en la malaltia minoritària de Von Hippel-Lindau. Quan el gen que codifica per a aquesta proteïna no té mutacions, va descobrir Kaelin, actua prevenint la formació de tumors. Si hi ha mutacions, la cèl·lula interpreta erròniament que falta oxigen. Aquest comportament afavoreix l'aparició i el desenvolupament de tumors.

Una clau del metabolisme

Treballs posteriors, tant dels investigadors premiats com pertanyents a altres àmbits de recerca, han anat completant una maquinària biològica essencial per a múltiples funcions fisiològiques. L'Acadèmia Sueca, en el seu comunicat fet públic avui, destaca que el treball "pioner" de tots tres científics ha permès saber "com l'oxigen regula processos biològics fonamentals". Si hi ha massa oxigen o massa poc, la cèl·lula pot morir. Saber com regula la quantitat precisa que li cal és importantíssim, detalla l'Acadèmia. I la recerca guardonada respon a aquesta qüestió clau.

Randall Johnson, membre de l'Acadèmia dels Nobel, destaca que la regulació cel·lular de l'oxigen és un capítol clau del metabolisme i que com a tal hauria de formar part dels llibres de text. "És l'explicació a com ens adaptem a l'altitud o també a com una mutació pot enganyar les cèl·lules per afavorir un tumor", explica. L'aplicació d'aquest principi s'ha traduït ja en el desenvolupament de fàrmacs antiangiogènics, que busquen revertir l'aportació d'oxigen als tumors per provocar-ne l'eliminació.

De la mateixa manera, el conjunt de descobriments dels tres científics guardonats està en la base d'una comprensió més gran de l'anèmia –que com a tret fonamental té la pèrdua de glòbuls vermells–, dels infarts o dels accidents cerebrovasculars. En aquests casos, la caiguda sobtada de reg sanguini, sigui pel trencament d'un vas o pel seu taponament, implica la mort cel·lular per manca d'oxigen.

El Nobel de medicina obre la ronda d'anuncis d'aquests prestigiosos premis. Els pròxims dies se sabran els corresponents a física, química, literatura – per partida doble, després que l'any passat s'hagués de suspendre per  acusacions de filtracions i abusos sexuals–, el de la pau i el d'economia.

Més continguts de