Меню

Лауреаты Нобелевской премии в области физиологии и медицины за 2021 г.


Лауреатами Нобелевской премии в области физиологии и медицины стали Девид Джулиус и Ардем Патапутян. Награду присудили за открытие новых рецепторов, реагирующих на температуру и прикосновение.

Тема исследования относится к тактильным и температурным рецепторам. Ученые раскрыли один из секретов природы, объяснив молекулярную основу восприятия тепла, холода и механической силы, которая имеет фундаментальное значение для способности человека чувствовать, интерпретировать и взаимодействовать с внутренней и внешней средой. Ученые выяснили, каким образом активируются нервные импульсы, благодаря которым организм может ощущать тепло, холод и прикосновение. Эти процессы лежат в основе взаимодействия человека с окружающим миром и необходимы для его выживания. Результаты исследований помогут понять, как нервные окончания реагируют на тепло, холод и механическое воздействие. Лауреаты выявили важные недостающие звенья в понимании сложного взаимодействия между чувствами и окружающей средой. Они открыли, каким образом температура или, например, прикосновение превращаются в человеческие ощущения.

В 1990-х годах Дэвид Джулиус пытался разобраться, как клетки кожи реагируют на капсаицин — вещество, придающее жгучему перцу остроту. Для этого он и его коллеги выделили участки ДНК, которые «включаются» в клетках, чувствительных к боли, жару и прикосновению. После долгой и кропотливой работы они определили ген TRPV1, делающий клетку восприимчивой к капсаицину. Позже оказалось, что этот ген отвечает за белок — ионный канал. Такие каналы служат чем-то вроде ворот в клеточных мембранах: через них входят или выходят ионы (или остаются там, где были, если канал закрыт). От соотношения положительно и отрицательно заряженных ионов внутри и снаружи мембраны зависит электрический потенциал, а изменение этого потенциала и заставляет клетки передавать сигнал. Как обнаружил Джулиус, канал, кодируемый геном TRPV1, размыкается при контакте с капсаицином, но также и под действием жара (поэтому перец кажется жгучим).

Это открытие подтолкнуло ученых к поискам других рецепторов, чувствительных к температуре. Далее Джулиус и Ардем Патапутян независимо друг от друга стали экспериментировать с ментолом и нашли рецептор TRPM8, который также реагирует на холод. Затем были найдены и другие рецепторы, чувствительные к температуре.

Тем временем Патапутяну не давала покоя другая загадка: как возникает сигнал о прикосновении. Надавив микропипеткой на отдельные клетки, они принялись исследовать те из них, в которых заметили электрическую активность. Предполагалось, что и тут ключевую роль играет какой-то ионный канал. Группа Патапутяна отобрала 72 гена-кандидата и проверяла, по очереди их «выключая». В конце концов, без одного из них, Piezo1, клетки перестали воспринимать давление. Затем был найден другой, Piezo2, без которого у животных вдобавок нарушается восприятие движения и положения частей тела в пространстве. Белки, кодируемые обоими генами, и вправду ионные каналы.

Открытия Джулиуса и Патапутяна позволили понять, как жар, холод и механическое воздействие вызывают нервные импульсы, которые позволяют не потеряться в мире вокруг нас. Исследования в этой области продолжаются, на их основе уже разрабатывают лечение, в том числе терапию хронической боли.

Девид Джулиус родился в 1955 году в Нью-Йорке. Исследователь получил степень доктора философии в 1984 году в Калифорнийском университете Беркли. В 1989 году начал работать в Калифорнийском университете Сан-Франциско. Девид Джулиус – физиолог, более всего он известен исследованием рецепторов, которые реагируют на ментол, горчичное масло и капсаицин – компонент жгучего перца. В последние десятилетия изучает молекулярные механизмы, помогающие людям ощущать прикосновение и боль. Группа ученых под его руководством выявила целое семейство чувствительных к температуре рецепторов, позволяющих нервным волокнам определять высокие и низкие температуры, используя свойства натуральных продуктов, в частности, острого перца.

Его коллега Ардем Патапутян родился в 1967 году в ливанской столице Бейруте. Позднее ученый переехал в Лос-Анджелес и в 1996 году получил степень доктора философии в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене. Работает профессором в американском некоммерческом медицинском и исследовательском центре Scripps Research в Ла-Хойя в Калифорнии. Он работает в медицинском институте Говарда Хьюза в Калифорнии. Ардем Патапутян – биолог, он обнаружил новый класс рецепторов, которые реагируют на механическое воздействие на кожу и внутренние органы. В его лаборатории удалось выявить и описать ионные каналы, которые активируются изменениями тепловой энергии и, таким образом, функционируют как молекулярные термометры человеческого организма.

Открытие Джулиуса и Патапутяна нобелевское жюри сочло прорывным. «Лауреаты нынешнего года позволили нам понять, как температура или механическая сила инициируют нервные импульсы, которые позволяют нам воспринимать мир и адаптироваться», — заявили в комитете. Эта технология потенциально может применяться в разных областях — от медицины до виртуальной реальности и роботостроения.

Премия в области медицины вручается, по словам члена Нобелевской ассамблеи профессора Джулин Зират, «по очень узким критериям». «Мы искали открытие, которое открыло двери и помогло нам увидеть проблему в новом свете», — говорит она. «Уровень открытия должен быть очень высоким. Это не может быть изобретением или усовершенствованием чего-то существующего. Должно быть именно открытие», — добавила она в интервью перед вручением премии.

Поскольку в медицине все внимание приковано к COVID-19, присуждение премии Джулиусу и Патапутяну стало неожиданностью.

Церемония награждения лауреатов состоится 10 декабря, в день смерти Альфреда Нобеля. Из-за пандемии церемония пройдет онлайн. Кроме нобелевской медали обладатели премии получают 10 млн крон (около 83,4 млн рублей по текущему курсу).

 


Другие ссылки