Nobel de Medicina 2024 para Victor Ambros y Gary Ruvkun por su descubrimiento de los microARN

Hoy se sabe que el genoma humano codifica más de mil microARN, lo que añade una nueva dimensión a la regulación genética. Una nueva clase de moléculas de ARN diminutas que desempeñan un papel crucial en la regulación de la expresión genética.

Los microARN son un tipo de ARN que se encuentra en las células y en la sangre. Son más pequeños que muchos otros tipos de ARN y se pueden unir a los ARN mensajeros (ARNm) para impedirles que elaboren proteínas. Los microARN están en estudio para el diagnóstico y el tratamiento del cáncer.

Estos ARNs pueden modular la expresión de hasta el 60% de los genes que codifican proteínas y están involucrados en procesos como la diferenciación, proliferación, apoptosis y desarrollo. La desregulación de los procesos en los que interviene el microARN puede causar varias patologías como diabetes, distrofia muscular, algunas alergias y cáncer.

La información en nuestros cromosomas actúa como un manual de instrucciones para todas las células del cuerpo, que contienen los mismos genes. Sin embargo, distintos tipos de células, como las musculares y las nerviosas, tienen características muy diferentes. Esto se debe a la regulación génica, que permite a cada célula activar solo los genes necesarios.

Antes de sus hallazgos, se pensaba que la regulación génica ocurría principalmente durante la transcripción, cuando el ADN se convierte en ARN mensajero (ARNm). Sin embargo, Ambros y Ruvkun descubrieron un mecanismo completamente nuevo en el que los microARN actúan después de la transcripción, inhibiendo la producción de proteínas a partir del ARNm. Este hallazgo reveló una nueva capa de control genético que permite a las células regular de manera más precisa la expresión de los genes.

Según reconocen desde el comité Nobel, el premio Nobel de este año es “un premio GRANDE. Los galardonados hicieron un hallazgo científico totalmente inesperado, ‘out of the box”.

Sus resultados revelan una nueva dimensión en la regulación génica, sino que también han tenido un impacto significativo en la comprensión de cómo los organismos multicelulares evolucionaron y funcionan.

«Tener una comprensión básica es, por supuesto, el primer paso hacia el desarrollo de aplicaciones», señaló Gunilla Karlsson Hedestam, presidenta del comité Nobel. «Aunque aún no hay aplicaciones muy claras disponibles con los microARN, comprenderlos, saber que existen y entender sus redes regulatorias siempre es el primer paso».

Además añadió que actualmente hay varios ensayos en curso sobre microARN que intentan encontrar cómo combatir enfermedades cardiovasculares y renales.

Hoy en día, se sabe que los microARN son esenciales para el desarrollo normal de células y tejidos, y su estudio continúa proporcionando conocimientos cruciales para el tratamiento de diversas enfermedades genéticas y cánceres. «Es el conocimiento lo que es importante en este premio», dijeron desde el comité Nobel.

Nuestros órganos y tejidos están formados por muchos tipos diferentes de células, todas con la misma información genética almacenada en su ADN. Sin embargo, estas diferentes células expresan conjuntos únicos de proteínas. ¿Cómo es esto posible?

La respuesta está en la regulación precisa de la actividad génica, de modo que solo el conjunto correcto de genes esté activo en cada tipo específico de célula. Esto permite, por ejemplo, que las células musculares, las células intestinales y los distintos tipos de células nerviosas realicen sus funciones especializadas. Además, la actividad de los genes debe ajustarse continuamente para adaptar las funciones celulares a las condiciones cambiantes de nuestro cuerpo y del entorno. Si la regulación génica falla, puede dar lugar a enfermedades graves como el cáncer, la diabetes o la autoinmunidad. Por lo tanto, comprender la regulación de la actividad génica ha sido un objetivo importante durante muchas décadas.

En la década de 1960 se descubrió que los factores de transcripción controlan el flujo de información genética al unirse al ADN. Aunque se creía que los principios de la regulación génica estaban resueltos, en 1993, los galardonados con el Nobel de este año revelaron un nuevo y significativo nivel de regulación, conservado a lo largo de la evolución.

Así, ese año estudiando el pequeño gusano C. elegans, Ambros y Ruvkun identificaron que el microARN lin-4 actuaba como un regulador negativo de otro gen llamado lin-14, bloqueando la producción de proteínas. Este hallazgo fue sorprendente porque lin-4 no codificaba una proteína, sino un ARN pequeño que inhibía la función del ARNm de lin-14 al unirse a secuencias complementarias. Esta fue la primera vez que se identificaba una función reguladora para un ARN no codificante, inaugurando una nueva área de investigación en biología molecular.

Inicialmente, este mecanismo fue visto como algo específico de C. elegans y no recibió mucha atención.

En una entrevista reciente Ambros, profesor de Ciencias Naturales en la Universidad de Massachusetts, reconocía la preocupación era que esto podría ser solo un caso especial, peculiar de C. elegans o peculiar de los nematodos. «Pensamos que esto podría ser uno de esos tipos de mecanismos regulatorios extraños y esotéricos que tal vez evolucionaron solo en nematodos. Esperábamos que hubiera otros casos similares, pero tardaron en aparecer. No fue hasta que el laboratorio de Gary Ruvkun descubrió let-7 cuando quedó claro que este era un mecanismo extrapolable a otros organismos».

Eso ocurrió en el año 2000 cuando Ruvkun, profesor de Genética en el Hospital General de Massachusetts y la Facultad de Medicina de Harvard, descubrió el microARN let-7, que resultó estar altamente conservado en diversas especies animales, incluidos los humanos.

Este descubrimiento despertó un gran interés en la comunidad científica, y desde entonces se han identificado cientos de microARN en todo el reino animal, incluidos más de mil en los humanos.

Estos microARN regulan redes completas de genes, coordinando procesos clave en el desarrollo y la función de los tejidos en organismos multicelulares.

La regulación génica por microARN, descubierta por Ambros y Ruvkun, ha existido durante millones de años, permitiendo la evolución de organismos complejos. Las células no se desarrollan adecuadamente sin los microARN, y su desregulación puede causar cáncer y otras afecciones, como pérdida auditiva congénita y trastornos oculares y esqueléticos. Mutaciones en proteínas necesarias para su producción, como en el síndrome de DICER1, están vinculadas a cáncer en diversos órganos.

Además, la investigación posterior ha mostrado que los microARN juegan un papel fundamental en enfermedades como el cáncer, donde su desregulación puede contribuir al desarrollo de tumores. También se han identificado mutaciones en genes que codifican microARN, lo que ha sido asociado con trastornos como la pérdida congénita de la audición y enfermedades oculares y esqueléticas.

El año pasado, la bioquímica húngara Katalin Karikó y el inmunólogo estadounidense Drew Weissman, pioneros de las vacunas con ARN mensajero, que abrieron el camino a la inmunización contra el Covid-19, fueron los galardonados con el premio Nobel de Medicina 2023. Sus descubrimientos sobre modificaciones de bases de nucleósidos permitieron el desarrollo de vacunas de ARNm eficaces contra la infección que puso en jaque a todo el planeta en 2020.

Anualmente se otorgan seis premios Nobel, que reconocen diferentes contribuciones en los campos detallados. Así, se otorgan premios a diferentes individuos u organizaciones relacionadas con ámbitos como fisiología o medicina, física, química, ciencias económicas, literatura y paz.

La suma que se llevan los ganadores de cada una de las categorías ha ido cambiando con el paso del tiempo. Mientras que a principios del siglo XX esta cifra era de unas 150.000 coronas (14.000 euros), la cifra ascendía en los últimos años hasta los 830.000 euros.