Новини науки

Нобелівську премію з фізіології та медицини-2021 отримали американські науковці Девід Джуліус і Ардем Патапутіан "за відкриття рецепторів до температури і тиску". Їхні дослідження дозволили зрозуміти, яким чином теплові та механічні подразники сприймаються органами людини та як перетворюються на електричні імпульси, аби передати сигнал у мозок.

Як і що саме досліджували вчені та чому це важливо

Девід Джуліус і Ардем Патапутян, лауреати Нобелівської премії-2021 з медициниДевід Джуліус і Ардем Патапутян, лауреати Нобелівської премії-2021 з медицини

Обоє науковців працювали в незалежних групах у 90-тих роках ХХ століття. На той момент вже було відомо, що подразнення із зовнішнього середовища передаються до мозку сенсорними нервовими волокнами. За це відкриття у 1944 році Джозеф Елангер та Герберт Гассер отримали Нобелівську премію з фізіології та медицини. Також вже було відомо, що клітини нервової системи "спілкуються між собою" за допомогою електричних імпульсів. Останні виникають за рахунок потоків іонів. Тому вчені припускали, що слід шукати іонні канали – спеціалізовані білки у вигляді пори на поверхні клітини, які відповідають за іонний обмін між клітиною і довколишнім середовищем.

До чого тут перець чилі та ментол

Група науковців Каліфорнійського університету на чолі із Девідом Джуліусом намагалася зрозуміти, як капсаїцин із перцю чилі викликає пекучі відчуття. Для цього вони шукали ген білку, який реагує на капсаїцин. Вчені виділили усі активні в сенсорних нейронах гени і один за одним "вбудовували" у завідомо нечутливі до капсаїцину клітини. Так вони побачили, що лише один ген може зробити клітини чутливими до перцю чилі. З нього формується білок TRPV1, який є іонним каналом на поверхні клітин і також робить їх чутливими до дії високих температур. Тих, що обпікають, викликаючи відчуття болю.

Ардем Папапутіан незалежно від Девіда Джуліуса у подібних експериментах використовував ментол і відкрив рецептор TRPM8, який активується низькими температурами. Ці відкриття проторували шлях іншим дослідженням, які дозволили зрозуміти, як нервова система реагує на перепади температур.

Як наші клітини реагують на тиск

Ардем Патапутіан брав участь у дослідженні Scripps у Ла Джоллі (Каліфорнія, США) і помітив, що клітини однієї з клітинних ліній формували електричний сигнал у відповідь на натискання мікропіпеткою. Ардем і його колеги одразу зрозуміли, що ті клітини мали рецептори (іонні канали), тому виділили 72 гени, які, можливо, були генами рецепторів, і по черзі їх "вимикали". Так вони знайшли той ген, "вимкнення" якого припиняло реакцію клітин на натискання мікропіпеткою. Білок назвали Piezo 1 (від грецького тиск). Пізніше вдалося відкрити також Piezo 2, присутній у сенсорних нейронах людини. Він реагує не лише на тиск, а й відповідає за наше відчуття положення різних частин тіла відносно одне одного та у просторі.

Чому ці відкриття важливі

Відкриття цьогорічних лауреатів важливі не лише з фундаментальної точки зору, адже вони дозволили пояснити, як людина відчуває температуру і дотик. Вони також стали підґрунтям для розробки препаратів проти тяжких захворювань, зокрема, хронічного болю.

За що присуджували Нобелівську премію у галузі фізіології та медицини у попередні 5 років

2020 рік Гарві Джеймс Альтер (США), Чарльз Райз (США) і Майкл Гоутен (Британія) отримали нагороду за відкриття гепатиту С.

2019 рік Вільям Келінг (США), Грег Семенза (США), а також Пітер Реткліфф (Британія) нагороджені премією за дослідження того, як клітини реагують та адаптуються до доступності кисню.

2018 рік Джеймс Еллісон (США) та Тасуку Хондзьо (Японія) отримали нагороду за відкриття терапії раку, що полягає у гальмуванні негативної імунної регуляції.

2017 рік Джефрі Голл (США), Майкл Росбаш (США) та Майкл Янг (США) відзначені премією за відкриття молекулярних механізмів, що регулюють циркадний ритм.

2016 рік Йосінорі Осумі (Японія) отримав нагороду за відкриття механізмів автофагії.

Нобелівський комітет оголосить імена лауреатів у 2021 році з 4 по 11 жовтня. Почнуть з медицини, закінчать економікою. Переможців премії з літератури та миру дізнаємося наприкінці тижня. Особливий інтерес викликає премія миру, оскільки у 2021 році список кандидатів перевалив за три сотні і в ньому багато опозиціонерів протестного руху. Розклад оголошення переможців викладений на сайті премії.