2021年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)揭曉，兩位科學(xué)家揭秘“吃辣椒為何又熱又痛”
吃辣椒又熱又痛，薄荷味是冰冰涼涼，科學(xué)家告訴你為什么會(huì)有這些感覺。
北京時(shí)間10月4日下午，2021諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)率先揭曉，David Julius（戴維·朱利葉斯）和Ardem Patapoutian（阿登·帕塔普蒂安）兩位科學(xué)家因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)了溫度和觸覺受體榮獲該獎(jiǎng)。
David Julius于1955年11月4日出生于美國紐約，目前是UCSF（加州大學(xué)舊金山分校）的教授。Julius利用辣椒素（一種來自辣椒的刺激化合物，可引起灼熱感）來識(shí)別皮膚神經(jīng)末梢中對(duì)熱有反應(yīng)的傳感器。
Ardem Patapoutian于1967年出生在黎巴嫩貝魯特，年輕時(shí)搬到美國洛杉磯，目前是加州拉霍亞的斯克里普斯（Scripps）研究中心的教授。Patapoutian使用壓敏細(xì)胞發(fā)現(xiàn)了一類新型受體，這類受體可以對(duì)皮膚及內(nèi)臟的機(jī)械刺激做出反應(yīng)。
圖源自諾獎(jiǎng)官網(wǎng)
一個(gè)不太冷的知識(shí)是辣感并非味覺，而是一種痛感，而辣椒素可以激活引起痛覺神經(jīng)元，但其租用機(jī)制卻長(zhǎng)期困擾著學(xué)界。
Julius和同時(shí)創(chuàng)建一個(gè)包含數(shù)百萬個(gè)DNA片段的數(shù)據(jù)庫，這些DNA片段對(duì)應(yīng)的是在感覺神經(jīng)元中表達(dá)的基因，它們可以對(duì)疼痛、熱、觸覺作出反應(yīng)。
通過辣椒素刺激的方法，Julius發(fā)現(xiàn)了一個(gè)對(duì)辣椒素有強(qiáng)烈響應(yīng)的基因TRPV1，在接下來的研究中，他發(fā)現(xiàn)這個(gè)基因編碼的蛋白同樣對(duì)高溫有響應(yīng)，這也從側(cè)面解釋了辣總伴隨有熱的原因。
按照類似的思路，Julius與Patapoutian又分別獨(dú)立使用薄荷醇（由薄荷葉和莖中所提取的白色晶體）發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)受體TRPM8——一種被證明會(huì)被寒冷激活的受體。隨后，人們發(fā)現(xiàn)了能被一系列不同溫度激活的、與TRPV1和TRPM8相關(guān)的其他離子通道。
人體溫度感覺的奧秘被揭開了，Patapoutian開始著手研究廣泛存在的機(jī)械感，即擁抱、觸摸產(chǎn)生的觸覺。在那之前，研究人員曾在細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)了能感知機(jī)械力的受體，但對(duì)脊椎動(dòng)物的觸覺機(jī)制仍不清楚。
Patapoutian與合作者們首先鑒定出了一套細(xì)胞系，當(dāng)刺激其中的單個(gè)細(xì)胞時(shí)就會(huì)發(fā)出可測(cè)量的電信號(hào)，研究人員可以對(duì)電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。首先，Patapoutian團(tuán)隊(duì)篩選了72個(gè)候選基因，其次，通過排除法成功確定了一個(gè)基因（當(dāng)它沉默時(shí)，細(xì)胞對(duì)刺激不再敏感），這一全新的、對(duì)機(jī)械力敏感的離子通道，被命名為Piezo1，來自古希臘語的“壓力”一詞。
他們還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)與Piezo1相似的基因Piezo2，它在感覺神經(jīng)元中處于高表達(dá)水平，進(jìn)一步地研究證實(shí)了Piezo1和Piezo2是離子通道受體，對(duì)細(xì)胞膜施加壓力可直接激活這兩種受體。
根據(jù)Patapoutian及其他研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表的一系列論文，Piezo2離子通道對(duì)觸覺至關(guān)重要，具體來看，Piezo2在感知身體位置和運(yùn)動(dòng)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。此外，機(jī)械力感知蛋白（離子通道） Piezo1和Piezo2已被證明參與調(diào)控血壓、呼吸和排尿等其他重要的生理過程。
總結(jié)來看，受體TRPV1與溫度覺、痛覺有關(guān)，Piezo2與觸覺有關(guān)。
圖源自諾獎(jiǎng)官網(wǎng)
諾獎(jiǎng)委員會(huì)指出，這兩位諾獎(jiǎng)得主在TRPV1、TRPM8、以及Piezo通道上的突破性貢獻(xiàn)，不僅讓我們知道人體如何感知冷熱，感知觸覺，從而理解身邊的世界，后續(xù)的研究還為我們帶來了更多生理上的洞見，也被用于開發(fā)多種治療疾病的藥物，實(shí)實(shí)在在將科學(xué)轉(zhuǎn)化為了造福病患的工具。能收獲今年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，正是對(duì)他們所做貢獻(xiàn)的最好認(rèn)可。
上述發(fā)現(xiàn)之于人們的日常生活，會(huì)有怎樣的影響？
Julius進(jìn)一步地研究也顯示，TRPV1對(duì)于炎癥過程中產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)很敏感，與炎癥相關(guān)的疼痛敏感反應(yīng)有關(guān)，這為癌癥疼痛和其他疾病的治療作了鋪墊。
基于藥物層面的研究，與溫度覺、痛覺有關(guān)的高溫受體TRPV1的發(fā)現(xiàn)，將有助于疾病治療過程對(duì)疼痛的緩解，類似于止痛藥。理論上，找到抑制TRPV1表達(dá)的拮抗劑，或許就能降低人體對(duì)疼痛的感知，達(dá)到緩解疼痛的效果。
專注科研教育的ViaX鹽趣公眾號(hào)文章介紹稱，TRPV1一經(jīng)發(fā)現(xiàn)就開始做起了轉(zhuǎn)化研究，目前，TRPV1拮抗劑的進(jìn)度比較緩慢，大部分研究仍然處在一期、二期臨床階段。相較于容易產(chǎn)生成癮性的阿片類藥物，TRPV1拮抗劑在止痛藥領(lǐng)域的未來前景可期。而在心血管領(lǐng)域，不少研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了Piezo的作用，雖然臨床使用尚不明朗，但從某種程度上來說，Piezo的出現(xiàn)改變了整個(gè)心血管領(lǐng)域的研究走向。
基礎(chǔ)科學(xué)是臨床醫(yī)學(xué)等實(shí)用學(xué)科的基石，通過對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)的深入研究，人們才能更好地了解病理生理變化、發(fā)病機(jī)制、藥物如何在疾病過程中發(fā)揮作用。
諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)根據(jù)已故的瑞典化學(xué)家阿爾弗雷德·諾貝爾的遺囑而設(shè)立，目的在于表彰在生理學(xué)或醫(yī)學(xué)界做出卓越發(fā)現(xiàn)的人。該獎(jiǎng)獎(jiǎng)?wù)聢D案是拿著一本打開書的醫(yī)學(xué)之神，正在從巖石中收集泉水，為生病的少女解渴。獎(jiǎng)?wù)律峡逃幸痪淅∥模笾路g為：新的發(fā)現(xiàn)使生命更美好。
2021年諾貝爾獎(jiǎng)于2021年10月4日至11日陸續(xù)揭曉，由于疫情原因，2021年5項(xiàng)諾貝爾獎(jiǎng)得主仍將在各自國家獲頒獎(jiǎng)項(xiàng)。
（鈦媒體App編輯楊亞茹綜合諾獎(jiǎng)官網(wǎng)、藥明康德、科研圈、醫(yī)藥魔方）
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