El Instituto Karolinska de Suecia ha otorgado el premio Nobel en Fisiología o Medicina de 2024 a dos científicos estadounidenses por su descubrimiento de un principio fundamental que rige la regulación de la actividad genética. El comité de los Nobel reconoce el trabajo de Victor Ambros y Gary Ruvkun por el descubrimiento del microARN , una nueva clase de pequeñas moléculas de ARN que son esenciales para todos los organismos vivos.
La investigación reconocida con el galardón este año se centra en el descubrimiento de un mecanismo regulador vital que se utiliza en las células para controlar la actividad genética. La información genética fluye del ADN al ARN mensajero (ARNm), a través de un proceso llamado transcripción, y luego a la maquinaria celular para la producción de proteínas. Allí, los ARNm se traducen para que las proteínas se fabriquen de acuerdo con las instrucciones genéticas almacenadas en el ADN.
Victor Ambros y Gary Ruvkun (nacidos en New Hampshire en 1953 y en Berkeley, California, en 1952, respectivamente) se interesaron por el modo en que se desarrollan los distintos tipos de células y revelaron un principio completamente nuevo de regulación genética que resultó ser esencial para los organismos multicelulares, incluidos los humanos. Ahora se sabe que el genoma humano codifica más de mil microARN.
Un nuevo nivel de regulación genética
Desde mediados del siglo XX, varios de los descubrimientos científicos más fundamentales han explicado cómo funcionan estos procesos. Nuestros órganos y tejidos están compuestos por muchos tipos de células diferentes, todas con información genética idéntica almacenada en su ADN. Sin embargo, estas diferentes células expresan conjuntos únicos de proteínas. ¿Cómo es esto posible?
En la década de 1960 se demostró que unas proteínas especializadas, conocidas como factores de transcripción, pueden unirse a regiones específicas del ADN y controlar el flujo de información genética al determinar qué ARNm se producen. Desde entonces, se han identificado miles de factores de transcripción y durante mucho tiempo se creyó que se habían resuelto los principios básicos de la regulación genética. Sin embargo, en 1993, los premios Nobel de ese año publicaron hallazgos inesperados que describían un nuevo nivel de regulación genética, que resultó ser muy significativo y se mantuvo a lo largo de la evolución.
El gusanito que lo cambió todo
A finales de los años 1980, Victor Ambros y Gary Ruvkun fueron becarios postdoctorales en el laboratorio de Robert Horvitz, donde estudiaron un gusano redondo relativamente modesto de 1 mm de largo, C. elegans. A pesar de su pequeño tamaño, C. elegans posee muchos tipos de células especializadas, como células nerviosas y musculares que también se encuentran en animales más grandes y complejos, lo que lo convierte en un modelo útil para investigar cómo se desarrollan y maduran los tejidos en organismos multicelulares.
Ambros y Ruvkun estaban interesados en los genes que controlan el momento de activación de diferentes programas genéticos, asegurando que varios tipos de células se desarrollen en el momento adecuado. Estudiaron dos cepas mutantes de gusanos, lin-4 y lin-14, que mostraban defectos en el momento de activación de los programas genéticos durante el desarrollo. Los galardonados querían identificar los genes mutados y comprender su función lo que les llevó a descubrir un nuevo principio de regulación genética, mediado por un tipo de ARN previamente desconocido, el microARN.
Los resultados fueron recibidos inicialmente con un silencio casi ensordecedor por parte de la comunidad científica
Los resultados fueron publicados en 1993 en dos artículos en la revista Cell y fueron recibidos inicialmente con un silencio casi ensordecedor por parte de la comunidad científica. Aunque eran interesantes, el inusual mecanismo de regulación genética se consideró una peculiaridad de C. elegans , probablemente irrelevante para los humanos y otros animales más complejos. Esa percepción cambió en 2000 cuando el grupo de investigación de Ruvkun publicó su descubrimiento de otro microARN que estaba altamente conservado y presente en todo el reino animal. El artículo despertó un gran interés y, en los años siguientes, se identificaron cientos de microARN diferentes. Hoy, sabemos que hay más de mil genes para diferentes microARN en humanos, y que la regulación genética por microARN es universal entre los organismos multicelulares.
La regulación genética por microARN ha estado en funcionamiento durante cientos de millones de años y ha permitido la evolución de organismos cada vez más complejos. Sabemos por la investigación genética que las células y los tejidos no se desarrollan normalmente sin microARN. La regulación anormal por microARN puede contribuir al cáncer, y se han encontrado mutaciones en los genes que codifican microARN en humanos, causando afecciones como pérdida de audición congénita y trastornos oculares y esqueléticos. Las mutaciones en una de las proteínas necesarias para la producción de microARN dan lugar al síndrome DICER1, un síndrome raro pero grave vinculado al cáncer en varios órganos y tejidos.
Investigación en enfermedades
“Aunque los genes de microARN son muy pequeños (de 21 a 25 nucleótidos), existen enfermedades genéticas hereditarias causadas por mutaciones en estos genes y, como consecuencia, se desregulan muchos genes distintos, pudiendo alterar varias vías de señalización o metabólicas y afectar a distintos órganos”, señala Gemma Marfany, catedrática de Genética de la Universidad de Barcelona (UB), al SMC.
“La denominación de microARN proviene de que son unas secuencias muy pequeñas, de tan solo 22 nucleótidos, pero su potencial en la célula es enorme”, añade Guillermo Peris Ripollés, profesor titular de la Universitat Jaume I cuyo grupo investiga la desregulación de los microARN. “De hecho, aumentos o disminuciones de su expresión están asociados a distintas enfermedades”.
Sònia Guil, líder del Grupo de Regulación del ARN y Cromatina del Instituto de Investigación contra la Leucemia Josep Carreras, destaca especialmente que el descubrimiento de estos pequeños RNAs tuvo lugar en unos gusanos diminuto. “Reconocer el trabajo de estos investigadores es poner de relieve lo esencial de la investigación básica (incluyendo organismos modelos no humanos), lo cual muchas veces es poco valorado por las decisiones en política científica”, indica, también al SMC.
El Nobel de Medicina es el primero de la ronda de estos prestigiosos premios, a los que seguirán los anuncios en días sucesivos de los de Física, Química, Literatura, de la Paz y finalmente el de Economía, el próximo lunes.