Premiul Nobel pentru Medicină și Fiziologie 2021: Descoperirea receptorilor termici și tactili
Abilitatea oamenilor de a simți căldura, frigul și atingerea este esențială pentru supraviețuire și stă la baza interacțiunii cu lumea din jurul nostru. David Julius și Ardem Patapoutian, laureații Premiului Nobel pentru Medicină și Fiziologie, au realizat cercetări asupra modului în care stimulii mecanici și termici sunt convertiți în impulsuri electrice la nivelul sistemului nervos.
David Julius, biochimist și expert in biologie molecular la Universitatea California, San Francisco, a pornit de la studierea unor substanțe produse de animale (toxine produse de tarantule, șerpi) și plante (capsaicina din ardeiul iute) pentru a determina modul în care percepția durerii și temperaturii sunt procesate în circuitele nervoase.
La momentul în care acesta debuta cercetările, se cunoștea efectul capsaicinei, faptul că aceasta activează celulele nervoase care transmit senzații de durere la temperaturi înalte, însă mecanismele moleculare nu erau elucidate. Au fost analizate mai multe gene care sunt exprimate în neuronii senzitivi care reacționează la durere, căldură și atingere, plecând de la ipoteza că printre acestea se află un fragment de ADN care codifică o proteină care poate reacționa la capsaicină. Pe culturi celulare care nu reacționează în mod normal la capsaicină au fost exprimate aceste gene. După cercetări îndelungate a fost identificat receptorul TRPV1, un canal ionic activat la temperaturi percepute ca dureroase. Independent, Ardem Pataputian a pornit de la studierea mentolului pentru a identifica TRPM8, un receptor activat de temperaturi scăzute. Clasa de proteine TRP este recunoscută astăzi ca o verigă cheie în mecanismele prin care sistemul nervos procesează durerea. Descoperirile stau la baza eforturilor industriei farmaceutice de a identifica noi tratamente pentru afecțiuni precum durerea cronică.
Ardem Patapoutian, biolog și neurocercetor în cadrul Scripps Research, La Jolla, a studiat proteine care răspund la stimulii mecanici din piele și din organele interne. Acesta a identificat împreună cu echipa sa o linie celulară care determină apariția unor semnal electrice atunci când celulele erau atinse cu o micropipetă. S-a presupus că receptorul activat de forța mecanică e un canal ionic și următorul pas a fost evaluarea a 72 de gene candidate care ar putea codifica acest receptor. Genele au fost inactivate pe rând pentru a se descoperi gena responsabilă pentru modul prin care răspunde celula la modificările mecanice. Una dintre aceste gene a oferit răspunsul mult așteptat, o genă care codifică un canal ionic cu rol de mecanoreceptor, numit Piezo1 ( de la termenul grecesc pentru presiune – piesi) care se activează la stimuli tactili. Datorită structurii similare, a fost identificat mai târziu și Piezo2, o moleculă cu rol esențial în detectarea poziției corpului și mișcării, fenomen numit propriocepție. Mai mult decât atât, Piezo1 și Piezo2 reglează procese fiziologice fundamentale precum tensiunea arterială, respirația, controlul vezicii urinare, etc.
Conform Academiei Regale Suedeze de Știință, cei doi cercetători au identificat verigile lipsă care permit înțelegerea conexiunii dintre simțurile umane și mediu.
Citește și:
- Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină 2020: descoperirea virusului hepatitic C
- Premiul Nobel pentru Chimie 2020: dezvoltarea tehnologiei de editare genomică CRISPR-Cas9
- Premiul Nobel pentru Fiziologie și Medicină 2019: descifrarea mecanismelor prin care celulele detectează și răspund la variațiile oxigenului