Medyczny Nobel w tym roku trafił do dwóch naukowców: Davida Juliusa i Ardema Patapoutiana. David Julius badał, jak organizm reaguje na kapsaicynę - piekącą substancję występującą m.in. w papryce, która powoduje też uczucie gorąca. Ardem Patapoutian badał, jak receptory w skórze i narządach wewnętrznych reagują na nacisk, np. dotyk.

Komitet noblowski ze szwedzkiego Karolinska Institutet postanowił uhonorować badaczy Nagrodą Nobla za poszerzenie naszej wiedzy o narządach zmysłów. Czyli o tym, jak postrzegamy otaczający nas świat i reagujemy na docierające z niego bodźce.

David Julius badał kapsaicynę. Odkrył receptor reagujący na wysokie temperatury

David Julius to Amerykanin, ma 65 lat. W latach 90. pracował na University of California w San Francisco. Już wówczas wiedziano, że kapsaicyna, która odpowiada za pikantny smak wielu potraw, wywołuje też uczucie gorąca na skórze, pobudzając receptory bólowe. M.in. dlatego wchodzi w skład preparatów rozgrzewających i przeciwbólowych. W jaki sposób jednak organizm reaguje na kapsaicynę? To nie było jasne.

Aby to sprawdzić, David Julius i jego zespół szukali w DNA człowieka genu, który kodowałby białko reagujące na kapsaicynę. Po żmudnych badaniach udało im się odkryć taki gen. Okazało się, że koduje on białko tworzące tzw. kanał jonowy w błonie komórkowej neuronów wrażliwych na działanie kapsaicyny. Receptor ten nazwano TRPV1. Jego uaktywnienie powodowało, że neuron wysyłał sygnał elektryczny do reszty układu nerwowego.

Uczeni szybko zrozumieli, że receptor TRPV1 reaguje nie tylko na kapsaicynę. Uaktywnia się też, gdy skóra jest wystawiona na działanie temperatury tak wysokiej, że może ona uszkodzić tkanki. Wtedy pojawia się wrażenie bólu, które dla organizmu jest sygnałem alarmowym. Dzięki temu np. cofamy rękę, którą dotknęliśmy gorącego garnka w kuchni.

Ardem Patapoutian odkrył, jak działają receptory reagujące na nacisk mechaniczny

Ardem Patapoutian urodził się w Bejrucie w 1967 r., z pochodzenia jest Ormianinem, ale od dawna mieszka i pracuje w USA. Podczas pracy w kalifornijskim instytucie Scripps Research próbował zrozumieć, jak działają receptory dotyku, które w ogromnej liczbie znajdują się w naszej skórze i narządach wewnętrznych.

Także i w tym przypadku nie było jasne, jaki mechanizm molekularny sprawia, że komórki nerwowe u kręgowców - a więc i u ludzi reagują na bodziec mechaniczny, jakim jest nacisk. Zespół Ardema Patapoutiana najpierw odkrył, że pewien rodzaj komórek wytwarza impulsy elektryczne, gdy szturchnie się je mikropipetą. Uczeni założyli, że i w tym przypadku za reakcję musi odpowiadać białko tworzące kanał jonowy w błonie komórkowej neuronu.

Wstępnie wyselekcjonowali 72 geny do sprawdzenia. Okazało się, że za odbieranie nacisku odpowiada tylko jeden z nich. Koduje on białko odpowiedzialne za kanał jonowy, który nazwano Piezo1 (od greckiego słowa píesi oznaczającego nacisk). Potem odkryto kolejny receptor o takim działaniu, nazwany Piezo2.

W toku dalszych badań okazało się, że oba receptory są kluczowe dla zmysłu dotyku. To m.in. dzięki nim funkcjonuje tzw. czucie głębokie, czyli propriocepcja. Bez trudu możemy z zamkniętymi oczami dotknąć np. lewego łokcia prawym palcem wskazującym. Skąd wiemy, gdzie jest nasz lewy łokieć i koniec palca? Właśnie dzięki zmysłowi propriocepcji, czyli świadomości, jak części ciała są ulokowane w przestrzeni.

Naukowcy komentują: to ważne badania, pomogą leczyć zaburzenia czucia

Odkrycia nagrodzone medyczną Nagrodą Nobla skomentowali m.in. polscy uczeni. Za udostępnienie komentarzy dziękujemy Centrum Współpracy i Dialogu UW.

– Na pewno poznanie tych receptorów, mechanizmu działania doznania temperatury i dotyku, będzie bardzo ważnym narzędziem w walce z czymś, co staje się coraz większym wyzwaniem dla współczesnej medycyny – chorób, które wiążą się z zaburzeniami czucia. Chociażby, nazywana już współcześnie epidemią, neuropatia cukrzycowa, która dotyczy coraz większej liczby ludzi w cywilizowanym, zamożnym świecie. Myślę, że ten ukłon w kierunku nauk podstawowych znów przypomina nam, jak długa jest droga od laboratorium, od badań obarczonych rzeczywiście dużym ryzykiem, do metod, które będą nam pomagały skutecznie leczyć ludzi na całym świecie – podkreśla prof. dr hab. n. med. Anna Kostera-Pruszczyk z Katedry i Kliniki Neurologii CSK UCK WUM.

Prof. dr hab. n. med. Grzegorz Basak z Katedry i Kliniki Hematologii, Transplantologii i Chorób Wewnętrznych, UCK WUM zwraca uwagę także na aspekt naukowy badań noblistów. – Tego typu odkrycia są często reakcją spustową dla kolejnych. Początkowe odkrycie wymaga odpowiedniego dobrania metodyki, a zrozumienie danego mechanizmu najczęściej powoduje falę odkryć, na przykład innych receptorów, stosując podobną metodykę, ale dotyczącą innych zjawisk. Takie genialne odkrycia po prostu otwierają nam kolejny fragment wiedzy o świecie – wyjaśnia uczony.

Tydzień noblowski 2021 trwa

W tym roku wśród kandydatów do Nobla w dziedzinie medycyny wymieniano m.in. uczonych zajmujących się badaniami neuroprzekaźników, interleukiny-6 i hantawirusów. W ubiegłym roku nagrodzono odkrywców wirusa WZW typu C.

Jutro poznamy werdykt dotyczący Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki, w środę zaś - chemii. Kolejne Noble: w czwartek literacki, w piątek pokojowy, w następny poniedziałek - ekonomiczny.

Źródło: Nobelprize.org.