诺奖获得者发现了身体感触世界的秘密,这些研究有什么用?
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诺奖获得者发现了身体感触世界的秘密,这些研究有什么用?

2021年10月04日 21:26:37
来源:肿瘤情报局

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文/庄时利和 特约撰稿员

核心提要:

1.2021年诺贝尔生理学或医学奖颁予David Julius和Ardem Patapoutian两位科学家,表彰他们在发现温度和触觉受体方面的贡献。两位科学家的发现属于基础研究,发现了热、冷和触摸等刺激如何在我们的神经系统中启动信号传导,而这个研究过程中发现的一些离子通道,对解释很多生理变化以及疾病演化有着非常重要的意义。

2. David Julius是UCSF(加州大学旧金山分校)的教授,他使用辣椒素(capsaicin)来识别皮肤神经末梢中对热有反应的受体。Ardem Patapoutian是加州Scripps研究所的神经科学家 ,他使用压敏细胞发现了一类新型受体,这类受体可以对皮肤及内脏的机械刺激做出反应。

3. 这两个受体,对于我们了解人体核心温度控制、保护反射、排尿反应、血压变化等都有着重要意义。在过去,我们只知道一些药物可以缓解疼痛,却不知道它们究竟是如何缓解疼痛的,如果没有这些基础研究,临床医学就很难有重大飞跃。

北京时间10月5日,从瑞典卡洛琳斯卡医学院传来的消息,2021年诺贝尔生理学或医学奖颁予David Julius和Ardem Patapoutian两位科学家,以表彰他们在发现温度和触觉受体方面的贡献。

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如果用一句最简单的话向大众概括他们的研究意义,我想应该是——我们是如何感触这个世界的?

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他们发现了什么?痛觉对人类有什么意义?

虽然我们很早就了解了视觉、嗅觉的相关受体,但是一直对触觉的感知了解有限,这里说的触觉,包括了温度(冷暖)、机械力(触摸)以及一些会引起疼痛的感觉,比如辣椒带来的感受。

(一个不太冷的知识——酸甜苦辣中的辣,属于痛觉。)

这两位科学家的发现属于非常基础的研究,他们发现了热、冷和触摸等刺激如何在我们的神经系统中启动信号传导,而这个研究过程中发现的一些离子通道,对解释很多生理变化以及疾病演化有着非常重要的意义。

先简单介绍一下两位教授,虽然他们在生理学/神经科学上是非常有名的教授,在获得诺奖之前也因为这些研究获得过许多奖项,但普通大众应该对他俩还比较陌生。

David Julius是UCSF(加州大学旧金山分校)的教授,他使用辣椒素(capsaicin)来识别皮肤神经末梢中对热有反应的受体。

辣椒素受体最早是David Julius在1997年发现的,它属于香草酸(vanilloid)受体,也属于瞬时感受器离子电位通道(transient receptor potential channel),当然我们一般不会用这个拗口的名字,我们会用其缩写TRPV1(V代表香草酸)。TRPV1广泛分布与哺乳动物的感觉神经纤维,在介导多种疼痛和炎症等发挥作用。David Julius与其他科学家发现TRPV1的中间态构象和激活机制,观察到多种关闭和开放状态。

而Ardem Patapoutian是加州Scripps研究所的神经科学家 ,他使用压敏细胞发现了一类新型受体,这类受体可以对皮肤及内脏的机械刺激做出反应。

机械力受体的研究更加困难,Ardem Patapoutian团队首先找到了一种胶质瘤细胞系,可以通过电流信号感受压力变化,之后他的团队又从数百个基因中逐一筛选,经过几年的时间终于找到了一个后来被命名为PIEZO的基因,这个基因的敲出,会使得细胞在压力变化时失去感应电流的能力。而这个基因在动物会表达的蛋白质,可以形成压力敏感离子通道,感受各种机械力的变化。

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这些研究有什么用?

以上是基础的部分,实际研究比上面说的复杂一万倍。但我想很多人最关心的问题是——这些研究有什么用?

这些研究已经、并且在将来对于生理学、临床医学产生许多重要深远的影响,以TRPV1受体为例,这个受体在介导炎症痛、内脏痛甚至癌痛等方面都发挥着重要作用,而目前这个受体已经成为了止痛治疗的一个靶点。在过去,我们只知道一些药物可以缓解疼痛,却不知道它们究竟是如何缓解疼痛的,如果没有这些基础研究,临床医学就很难有重大飞跃。

这两个受体,对于我们了解人体核心温度控制、保护反射、排尿反应、血压变化等都有着重要意义。

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另外,我还想说的一点是,并不是所有基础研究都能马上体现出其实用价值的。很多时候,我们对一些自然科学的研究,仅仅来自于我们的好奇。

这让我想起了1970年NASA给赞比亚修女的回信——我们为什么要探索宇宙。

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▎2021年诺贝尔生理学或医学奖得主Ardem Patapoutian 和他的儿子在看诺奖发布会。然后看到自己获得了今年的诺奖的一幕。

基础科学是临床医学等实用学科的基石,只有我们对基础科学有更加深入的研究,才能更好的了解哪些病理生理变化,了解发病机制,了解药物如何在疾病过程中发挥作用。诺贝尔生理学或医学奖授予的是那些在生理学或医学领域作出重要发现或发明的人 ,而我想今年的两位获得者,实至名归。

最后,如果你今晚吃的是四川火锅,你会感受到各种食材带来的种种火辣。但也许你不知道的是,你这顿饭跟今年的诺贝尔奖,已经产生了某种关联。

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