Premios Nobel 2021: El por qué de cada entrega en Medicina, Física y Química

Otorgan Nobel de Medicina por descubrimientos de receptores para la temperatura y el tacto

El fisiólogo David Julius y el neurocientífico Ardem Patapoutian fueron reconocidos este lunes con el Premio Nobel de Medicina 2021 por sus “descubrimientos de receptores para la temperatura y el tacto”, según anunció la Asamblea Nobel del Instituto Karolinksa.0

En el comunicado, la prestigiosa entidad remarca: “Los hallazgos de los dos premiados nos han permitido entender cómo el calor, el frío y la presión pueden generar impulsos nerviosos que nos permiten percibir el mundo a nuestro alrededor y adaptarnos a él”.

“Sin duda alguna, los estudios de ambos científicos fueron clave para lograr avances en el estudio del dolor. Sus investigaciones tienen importantes aplicaciones en el tratamiento de muchas enfermedades”, señaló en diálogo con la Agencia CTyS el doctor Cristian Acosta, investigador adjunto del CONICET cuyas líneas de trabajo incluyen, justamente, mejorar el tratamiento del dolor crónico o patológico.

Acosta, con sede de trabajo actual en el Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos (CCT CONICET- Mendoza), tuvo oportunidad de conocer a Julius en 1998, en un curso de Biología Molecular en Neurociencias. Algunos años antes de ese encuentro, a principios de la década del ’90, Julius había identificado los receptores vaniloides, claves en todo el proceso.

“Cuando se comen pimientos picantes, generalmente producen dolor, calor, enrojecimiento… todos síntomas de sustancias irritantes. Y no se sabía a qué receptor se unía esa sustancia para generar eso. A partir del descubrimiento del sensor de las terminaciones nerviosas en la piel y de cómo se da ese mecanismo, Julius y su equipo abrieron el juego y permitió que se empezara a conocer mucho más sobre estos receptores de potencial transitorio”, describió Acosta.

Patapoutian, nacido en Armenia y con nacionalidad estadounidense, se especializó, por su parte, en otro tipo de señales: descubrió los sensores celulares de la piel y también de los órganos internos que responden a la presión

“Cuando yo hago presión sobre la piel, se hunde. Ahora bien, ¿cómo se entera la célula que le estamos aplicando una presión mecánica? Patapoutian y su equipo describieron dos tipos de canales: uno que se suele activar cuando hay alguna obstrucción en el ducto pancreático, que genera cólicos; y otro que parece subyacer a todas las detecciones de deformaciones mecánicas que ocurren en el organismo”, amplió el investigador.

Acosta señaló también que ya existen terapias farmacológicas en el tratamiento del dolor basadas en los descubrimientos de Julius, luego de un largo proceso de investigación y de experimentos, mientras que, por el momento, no ocurre lo mismo con los procesos estudiados por Patapoutian.

“El tratamiento basado en los avances de Julius es un poco análogo a los parches de nicotina: se coloca un parche de capsaicina, uno de los compuestos de los pimientos picantes, y esa sustancia se libera muy lentamente. Ante la presencia de este compuesto, las terminales de las neuronas sensibles a este elemento se van retrayendo y se achican, generando, con el correr de los días, analgesia. Es un tratamiento muy efectivo en el caso de dolores crónicos”, detalló.

El impacto de estas investigaciones en el campo de la ciencia, por otra parte, es de un enorme alcance. “Tanto en mi grupo como en Laboratorio del Dolor en Cáncer del Instituto de Investigaciones en Medicina Traslacional, de la Universidad Austral, en el Instituto de Biología y Medicina Experimental (IBYME) o en otros espacios, trabajamos muchísimo con estos avances y herramientas. Nos permite estudiar mejor los mecanismos de las neuronas y entender cómo se da ese proceso del dolor”, agregó Acosta.

Nobel en Química: distinguen a dos científicos por una novedosa técnica para construir moléculas

El alemán Benjamin List y el estadounidense David MacMillan recibieron este miércoles el Nobel en Química 2021 por sus contribuciones con una nueva herramienta de construcción de moléculas, que genera menos contaminantes y mejoró notablemente la investigación farmacéutica.

“La técnica de la organocatálisis asimétrica se ha desarrollado a una velocidad asombrosa. Usando estas reacciones, los investigadores ahora pueden construir de manera más eficiente cualquier cosa, desde nuevos productos farmacéuticos hasta moléculas que pueden capturar la luz en las células solares”, explicó el jurado del Nobel en Estocolmo.

“Es un premio muy merecido, porque ha tenido un impacto enorme en el campo de la química. Y son dos científicos relativamente jóvenes, hay que tener en cuenta que tienen poco más de 50 años y sus primeros trabajos de este tema fueron en el 2000, aproximadamente”, destacó Rolando Spanevello, doctor en Química e investigador principal del CONICET.

Para entender el alcance de esta herramienta desarrollada por los flamantes Premios Nobel, Spanevello explica que la catálisis es un proceso donde un sustrato se transforma en otro, a partir de un reactivo. “El catalizador es ese elemento que interacciona, pero no termina siendo parte del producto final”, aclara el científico, con sede de trabajo en el Instituto de Química Rosario (CCT Rosario- CONICET).

Dentro de los catalizadores, se encuentran los metálicos y los híbridos, con un núcleo metálico, pero dentro de una molécula orgánica. “La organocatálisis implica una estructura orgánica que no tiene ningún elemento metálico. Eso es importantísimo, por ejemplo, en la industria farmacéutica, ya que, en el caso de los catalizadores metálicos, se corre el riesgo de que queden trazas de metales pesados o tóxicos, que no pueden estar en los medicamentos”, detalló Spanevello.

Al no tener estos componentes metálicos, se considera que la técnica es mucho más “amigable” con el ambiente, al no contaminar ni generar toxicidades. La técnica, además, se puede aplicar en infinidad de campos y áreas.

El otro aspecto importante de la herramienta es su impacto en cuanto a la asimetría. “Hay una propiedad de las moléculas que se llama quiralidad, que implica que un objeto no es superponible con su imagen en espejo. Las manos, por ejemplo, son quirales, porque no son superponibles: si uno pone las dos manos palma abajo, quedan los pulgares para diferentes lados”, ilustró el científico.

Con las moléculas quirales sucede lo mismo. “Cuando interaccionan en un medio biológico, una de las dos moléculas quirales encaja bien en el ‘bolsillo’ de la enzima, y la otra no puede hacerlo. Eso implica que una tenga actividad en el proceso químico y la otra, no”.

Lo que posibilita la organocatálisis asimétrica, explicó Spanevello, es favorecer el proceso de construcción de una de estas dos moléculas, para que el proceso químico tenga mucha más efectividad y mejores resultados.

Nobel de Física: Distinguen a tres investigadores por sus aportes a las teorías de los sistemas complejos

Este martes, los investigadores Syukuro Manabe, Klaus Hasselmann y Giorgio Parisi fueron galardonados con el Nobel de Física 2021 por sus aportes al campo de los sistemas complejos.

El japonés-estadounidense Manabe y su colega alemán Hasselmann fueron distinguidos “por la modelización física del clima de la Tierra y por haber cuantificado la variabilidad y predicho de forma fiable el cambio climático”, mientras que el italiano Parisi recibió el premio “por el descubrimiento de la interacción del desorden y las fluctuaciones en los sistemas físicos, desde la escala atómica a la planetaria”, según indicó el jurado en el anuncio de los galardones.

“Es un premio más que merecido. Los sistemas complejos, también llamados extensos, son una temática y un campo de estudio que marcó mucho a la física durante los últimos 60 años y que tiene sus puntos de contacto con la matemática, con las neurociencias y con sistemas biológicos, entre otros”, destacó Pablo Mininni, doctor en Física e investigador principal del CONICET.

Mininni, docente del Departamento de Física de la Universidad de Buenos Aires, explicó que la particularidad de estos sistemas complejos es que no sólo tienen muchos componentes que lo integran, sino que, además, poseen mucha fluctuación, lo que implica que están en el borde entre el orden y el desorden.

“Por lo general, la gente imagina que la física trabaja con cosas aisladas, como un átomo, una partícula, un planeta. Pero este campo de los sistemas complejos permite estudiar, justamente, sistemas con muchísimas partes: desde la atmósfera hasta el agua que sale de la canilla y que pasa de estar en un sistema ordenado a uno completamente desordenado. Permite, incluso, comprender la variabilidad del mercado bursátil”, ejemplificó el investigador, para describir la variedad de aplicaciones.

Parisi, uno de los premiados, estudió toda una serie de sistemas desordenados y generó parte de la teoría para poder caracterizar el desorden y las variaciones de los sistemas. “A partir de estos ejemplos que investigó, desde la física de partículas hasta la cosmología, pasando por las turbulencias de la atmósfera, Parisi demostró que se trata de sistemas multifractales: sistemas cuyos patrones se van repitiendo a medida que vas ‘haciendo zoom’ y los estudias en su interior”, detalló Mininni.

Los campos de aplicación de estas teorías son enormes e incluyen, por ejemplo, al cambio climático. “Hasselmann estudió los océanos, que tienen una dinámica muy lenta. Cambiar la circulación oceánica implica que el impacto se vea mucho tiempo después. Pero, a su vez, los océanos tienen, también, pequeñas variaciones en el corto y mediano plazo. Su aporte fue construir un modelo que permita entender esa variabilidad rápida, montada encima del sistema de variabilidad más lenta”, explicó el investigador.

Manabe, por su parte, construyó también un modelo teórico, pero para poder entender todo el desorden y variaciones asociadas a múltiples eventos de convección dentro de la atmósfera. “Hay, entonces, una línea que conecta a las dos mitades del Premio: tanto la oceanografía como el cambio climático y la atmósfera tienen muchísimo que ver con las teorías de los sistemas complejos”, resaltó Maninni.

“Entender estas variaciones permite entender y reconocer cuáles son los cambios que vienen de la propia dinámica del sistema y qué tipo de variación es externa. Esto permite comprobar, por ejemplo, los efectos que generan las actividades de la especie humana en relación al cambio climático. Los campos de aplicación de estas teorías son muy diversos”, concluyó el científico.