Qué es el microARN, el descubrimiento de los nuevos ganadores del Premio Nobel de Medicina

Los científicos estadounidenses Victor Ambros y Gary Ruvkun recibieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2024 por su revolucionario descubrimiento del microARN y su papel en la regulación genética postranscripcional. Este hallazgo, inicialmente realizado en el pequeño gusano C. elegans, abrió una nueva dimensión en la comprensión de cómo las células regulan la expresión de sus genes, un proceso esencial para el desarrollo y el funcionamiento de los organismos multicelulares.

“El descubrimiento seminal de Ambros y Ruvkun en el pequeño gusano C. elegans fue inesperado y reveló una nueva dimensión de la regulación génica, esencial para todas las formas de vida complejas”, según la Asamblea Nobel del Instituto Karolinska de Suecia que entrega el galardón.

Ambros llevó a cabo la investigación que le valió el Premio Nobel mientras trabajaba en la Universidad de Harvard. En la actualidad, es profesor de ciencias naturales en la Facultad de Medicina de la Universidad de Massachusetts. Por su parte, Gary Ruvkun realizó su estudio en el Hospital General de Massachusetts y en la Facultad de Medicina de Harvard, donde ejerce como profesor de genética, según informó Thomas Perlmann, secretario general del Comité Nobel.

El microARN es una molécula de ARN muy corta, que, a diferencia de otros ARN conocidos, no codifica proteínas. En lugar de eso, su función principal es unirse a secuencias específicas del ARN mensajero (ARNm) en las células, bloqueando su capacidad de producir proteínas.

Este mecanismo postranscripcional permite a las células controlar con precisión qué genes se activan y en qué momento, lo que es fundamental para mantener el equilibrio en diversas funciones celulares.

En 1993, los dos investigadores, que habían sido colegas postdoctorales, realizaron un descubrimiento clave trabajando con el gusano redondo Caenorhabditis elegans. Estudiaron dos cepas mutantes del gusano, llamadas lin-4 y lin-14, que presentaban problemas en su desarrollo. Victor Ambros identificó que el gen lin-4 interfería con la actividad del gen lin-14, aunque al principio no estaba claro cómo ocurría este bloqueo. Mientras Ambros se enfocó en mapear el gen lin-4, Gary Ruvkun centró sus esfuerzos en el gen lin-14.

Ambros descubrió que el gen lin-4 no producía una proteína, como se esperaba, sino una cadena de ARN muy corta, lo que fue sorprendente. Al mismo tiempo, el trabajo de Ruvkun mostró que lin-14 sí codificaba una proteína. Juntos, determinaron que el ARN corto de lin-4, un microARN, se une al ARN mensajero de lin-14, bloqueando la producción de la proteína mediante un proceso conocido como traducción.

Este hallazgo sentó las bases para el estudio de los microARN en la regulación genética ya que la identificación del microARN mostró que existía un nivel adicional de control genético, con profundas implicaciones para la biología.

Ambros y Ruvkun se interesaron por cómo se desarrollan los distintos tipos de células. Descubrieron los microARN, que son una nueva clase de moléculas diminutas de ARN que desempeñan un papel crucial en la regulación de los genes. El descubrimiento fue revolucionario.

Tras años de investigación, “ahora se sabe que el genoma humano codifica más de mil microARN. Su sorprendente descubrimiento reveló una dimensión totalmente nueva de la regulación génica”, dijo el jurado del Nobel. Los microARN están demostrando su importancia fundamental para el desarrollo y el funcionamiento de los organismos.

La regulación génica por microARN lleva funcionando cientos de millones de años. Es un mecanismo que permitió la evolución de organismos cada vez más complejos.

Gracias a la investigación genética ahora se sabe que las células y los tejidos no se desarrollan normalmente sin microARN. Si la regulación por microARN es anormal, puede contribuir al desarrollo de cáncer. También se han encontrado mutaciones en genes que codifican microARN en humanos, causando afecciones como pérdida auditiva congénita, trastornos oculares y esqueléticos.

El descubrimiento del microARN no solo transformó nuestra comprensión de la regulación genética, sino que también abre puertas a múltiples aplicaciones biotecnológicas y médicas. Hoy en día, tiene implicaciones significativas en el diagnóstico y tratamiento de diversas enfermedades, así como en el desarrollo de nuevas terapias.

• Diagnóstico de enfermedades. La investigación muestra que los niveles de microARN están alterados en varias enfermedades, como el cáncer, las enfermedades cardíacas y los trastornos neurológicos. Esto permite a los científicos identificar perfiles específicos de microARN que actúan como biomarcadores, facilitando la detección temprana de patologías y mejorando los diagnósticos. Por ejemplo, ciertos microARN pueden estar sobreexpresados en células cancerosas, lo que los convierte en una herramienta potencial para detectar tipos específicos de tumores antes de que los síntomas aparezcan.
• Nuevas terapias genéticas. Los científicos están trabajando en tecnologías que pueden modificar o inhibir la acción de microARN disfuncionales que causan enfermedades. Esto podría ser especialmente útil en enfermedades como el cáncer y los trastornos genéticos donde la regulación genética ha fallado. Al bloquear microARN que favorecen el crecimiento tumoral o al reintroducir microARN que faltan, se podrían desarrollar tratamientos más específicos y efectivos.
• Medicina regenerativa y desarrollo celular. Dado que los microARN son fundamentales para la diferenciación celular y el desarrollo de tejidos, su manipulación también tiene potencial en el campo de la medicina regenerativa. Al controlar la expresión de microARN específicos, se podrían estimular o inhibir procesos regenerativos en el cuerpo, promoviendo la reparación de tejidos dañados o el tratamiento de enfermedades degenerativas.
• Protección contra infecciones virales. El hallazgo del microARN también inspiró investigaciones sobre su papel en la defensa contra infecciones virales, particularmente en plantas. Las plantas utilizan moléculas de ARN similares a los microARN para protegerse contra virus, y los científicos están explorando cómo aplicar este conocimiento en la agricultura para mejorar la resistencia de los cultivos a patógenos y reduciendo la necesidad de pesticidas.