Distinguiendo a la biología molecular

El Nobel de Fisiología o Medicina es para los descubridores de los receptores de la temperatura y el tacto

Porque, con su trabajo, han contribuido a conducir a nuevas formas para tratar el dolor, a través de explicar el funcionamiento de receptores de la temperatura y el tacto, la Asamblea Nobel del Instituto Karolinska, de Suecia, ha destacado este año, con el premio Nobel de Fisiología o Medicina, a los científicos norteamericanos David Julius y Ardem Patapoutian.

La prestigiosa organización afirmó que “los descubrimientos (…) de los premios Nobel de este año nos han permitido comprender cómo el calor, el frío y la fuerza mecánica pueden iniciar los impulsos nerviosos que nos permiten percibir y adaptarnos al mundo”. Y es que estos procesos tan elementales habían sido uno de los grandes enigmas de la biología.

Por lo anterior, el trabajo de los galardonados posee aplicaciones en el tratamiento del dolor crónico y de diversos padecimientos.

David Julius

El dolor y la química de las plantas

David Julius, biólogo, por el Instituto Tecnológico de Massachusetts, y bioquímico, por la Universidad de Berkeley, es originario de Brighton Beach, Nueva York, y tiene 65 años de edad. Fue en los 80 cuando, haciendo su posdoctorado en el Instituto de Investigación del Cáncer, en la Universidad de Columbia, llevó a cabo la clonación y caracterización del receptor de serotonina 1c.

En la siguiente década, se incorporó a la Universidad de California, en San Francisco (UCSF), primero, en el Departamento de Farmacología Celular y Molecular, y después, en el Departamento de Fisiología, en el cual ha proyectado la mayor parte de sus descubrimientos.

Julius estudió la sensación de ardor, provocada por la capsaicina, que es la sustancia que confiere a los pimientos u otros chiles la facultad de ser picantes, y halló un receptor que respondía a dicha sustancia.

A su vez, otras observaciones comprobaron que el mismo receptor se activaba con el calor, causando dolor, lo cual demostró que, por ejemplo, la exposición al agua muy caliente, por definición, provocaría molestias. El equipo del experto pudo identificar el gen y la proteína responsables de traducir la capsaicina en un impulso nervioso que viaja hasta el cerebro, el receptor TRPV1.

Años después, el científico reconoció al receptor del frío, el TRPM8, usando el mentol, la sustancia que brinda una sensación de frescura en la boca y que es usada en la fabricación de gomas de mascar y de enjuagues bucales, entre otros productos.

Temperaturas y sustancias

Con el tiempo, estos investigadores han seguido trabajando en la identificación de otros receptores vinculados a diferentes grados de frío, de calor y de dolor; además, han clonado y caracterizado otros receptores, como el TRPA1, que detecta el aceite de la mostaza.

Derivado de lo anterior, el doctor Julius es pionero en el estudio de la nocicepción, entendida como el proceso neuronal a través del cual se codifican y gestionan los estímulos potencialmente dañinos.

Por su trayectoria y méritos, David Julius ha sido acreedor a diversos reconocimientos, como el Premio Shaw y el Príncipe de Asturias a la Investigación Científica y Técnica, en 2010; el Dr. Paul Janssen Award for Biomedical Research, en 2014; y el Premio Internacional de la Fundación Gairdner de Canadá, el Premio Kavli de Neurociencia y el Premio de la Fundación BBVA, Fronteras del Conocimiento, en 2020.

Es parte del Consejo Médico Asesor del Instituto Médico Howard Hughes, miembro del Consejo Asesor del Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos, y editor de la publicación Revisión Anual de Fisiología.

Ardem Patapoutian

Fuerzas mecánicas y la vida

La historia de este biólogo ha tenido muchos retos tanto personales como profesionales. Nació en Líbano, en octubre de 1967, y aunque había cursado un año en la Universidad Americana de Beirut, con 18 años de edad, salió de su país, huyendo de la guerra, y se asentó en los Estados Unidos.

Cursó la carrera de ciencias en la Universidad de California, y en 1996, obtuvo el doctorado en Biología en el Instituto Tecnológico de California. Como coincidencia, también, pasó un tiempo en la UCSF. Al iniciar este siglo, se desempeñó en el Instituto de Genómica de Novartis por algunos años; finalmente, se estableció como catedrático e investigador en el departamento de neurociencia del Instituto de Investigación Scripps de California.

El científico halló los sensores celulares de la piel y de los órganos internos que reaccionan a la presión. De ahí que sus deducciones expliquen la importancia de las fuerzas mecánicas como parte de la vida humana, pues las proteínas descubiertas están relacionadas con el dolor, con la presión sanguínea o, por ejemplo, con la sensación de necesitar orinar.

Con ello, en 2010, su equipo describió a los responsables de la sensación de presión externa e interna, por primera vez, como Piezos, vocablo griego que significa “presión” (Piezo1 y Piezo2), pues no sólo tienen que ver con el sentido del tacto, sino también con funciones internas como las citadas. En ese sentido, ha revelado su estructura tridimensional, lo que ha permitido conocer su funcionamiento mecánico.

Por ejemplo, Patapoutian explica que mucha gente que sufre dolor neuropático no puede usar ropa sin sentir dolor, y ello depende, básicamente, de las proteínas Piezo2; en tanto que quienes tienen deficiencia de éstas no sienten dolor al tacto, de ahí que exista la esperanza de que, al bloquear dichas proteínas, se pueda controlar el dolor. No obstante, debido a que Piezo2 posee diversas funciones, podría ser contraproducente bloquearlas totalmente, pues se anularían otras necesidades, como la de sentir la vejiga, por lo que estas contraindicaciones representan un reto aún para las ciencias.

Un punto de coincidencia con el doctor Julius, aunque de manera independiente, fue cuando el doctor Patapoutian usó también el mentol para identificar al receptor del frío, el TRPM8. Al igual que su colega, ha sido distinguido con diversos reconocimientos, como: el Premio W. Alden Spencer, en 2017; el Premio Rosenstiel, en 2019, el Premio Fronteras del Conocimiento, en 2020; y el Premio Kavli de Neurociencia, en 2020. De igual manera, es miembro de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia, desde 2016; de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos, y de la Academia Estadounidense de Artes y Ciencias, desde 2020.

Al margen de estos descubrimientos, Julius trabaja, actualmente, en el análisis de venenos de arañas y reptiles, y en su relación con el dolor; asimismo, en desentrañar las facultades que poseen algunos animales, como la capacidad de percibir luz infrarroja, caso de los murciélagos y serpientes, o bien, la de captar campos eléctricos, que es propia de los tiburones.

La investigación del doctor Julius ha llevado a apreciar que la deficiencia del receptor TRPV1, en ratones, provoca hipersensibilidad térmica.