Объявлены победители Нобелевской премии в области физиологии или медицины

Нобелевская премия: максимально коротко

Нобелевская премия — престижная международная награда, присуждаемая каждый год за достижения в шести категориях. Ее вручают «тому, кто за предшествующий год принес наибольшую пользу человечеству».
Изначально Нобелевская премия присуждалась только в пяти категориях:

1. Физика;
2. Химия;
3. Физиология или медицина;
4. Литература;
5. Содействие установлению мира во всем мире.

Но в 1968 была добавлена шестая категория — экономика. Интересно, что официально награда в сфере экономических наук не считается Нобелевской, так как утверждена не самим Нобелем, а Банком Швеции.

Кто же победители этого года?

Доктор Патапутян — ученый армянского происхождения, вырос в Ливии во времена гражданской войны. В 1986 году, когда ему исполнилось 18 лет, он вместе с братом перебрался в США. Чтобы позволить себе учебу в колледже, будущему нобелевскому лауреату приходилось доставлять пиццу и писать еженедельные гороскопы для армянской газеты.

При поступлении на медицинский факультет Калифорнийского университета были необходимы рекомендательные письма. Для их получения он начал работать в лаборатории и именно тогда понял, что ему больше интересна научная карьера. Чувствительность к боли и прикосновениям, принесшие ему Нобелевскую премию, он начал изучать, потому его привлекла малоизученность темы.

Второй победитель, доктор Джулиус, вырос в районе Брайтон Бич (Бруклин) и о карьере ученого начал задумываться еще в старших классах школы. Выпустившись из Калифорнийского университета в Беркли и став научным сотрудником Колумбийского университета, он заинтересовался действием ЛСД и галлюциногенных грибов. Ему хотелось изучить действие природных веществ на организм человека.

По мнению доктора Джулиуса, нет важнее чувства для выживания, чем чувство боли. Его команда занималась изучением «неприятных» веществ, которые действуют на наш организм: яда тарантулов и змей, капсаицина перца чили, васаби и т. д.

Победители в области физиологии или медицины за предыдущие два года:

В 2020 году Нобелевской премии в области медицины были удостоены Харви Олтер, Чарльз Райс и Майкл Хаутон за открытие вируса гепатита С. Годом ранее, в 2019 году, премию получили Питер Рэтклиф, Уильям Келин-младший и Грегг Семенца за исследования, как клетки реагируют и адаптируются к изменениям уровня кислорода в окружающей среде.

Как проводилось исследование?

Доктор Патапутян, молекулярный биолог в Научно-исследовательском институте Скриппса (Ла-Холья, Калифорния), был руководителем команды исследователей. Она обнаружила рецептор, отвечающий за давление, позиционирование частей человеческого тела и осязание. Сделать это удалось с помощью крошечной пипетки, которой стимулировали отдельные клетки.

Доктор Джулиус, профессор физиологии в Калифорнийском университете (Сан-Франциско), использовал красный острый перец чили для поиска рецептора нервных клеток, ответственного за реакцию на температуру. После открытия Джулиусом температуро-чувствительного белкового рецептора в 1997 году, фармацевтические компании вложили миллиарды долларов в исследования неопиоидных препаратов, которые могли бы подавить боль, блокируя этот рецептор. Хотя исследования на данный момент продолжаются, ученые столкнулись с большими трудностями и интерес со стороны фармацевтических компаний значительно угас.

Почему же выиграли именно они?

Изучение механизмов ощущения боли и давления было первоочередной задачей ученых для описания молекулярной основы чувствительности. В 2004 году Нобелевской премией в области медицины была награждена работа, изучающая восприятие запахов. Ранее, в 1967, она была отдана за изучения зрения.

Но, в отличие от обоняния и зрения, восприятие боли и осязание не сосредоточены в какой-либо части тела, и ученые понятия не имели, что именно следует искать.

Самой большой трудностью во время работы было разобраться с миллионами ДНК-фрагментов, кодирующих разные белки в сенсорных нейронах, и найти тот самый, который отвечает за реакцию на капсаицин (главный компонент, содержащийся в перце чили). Поэтому было принято решение перенести эти гены в клетки, которые в норме не реагируют на капсаицин, чтобы обнаружить белок, делающий клетки восприимчивыми к капсаицину.

Команда доктора Джулиуса понимала, что обнаруженный рецептор TRPV1, реагирующий на капсаицин, также должен реагировать на что-то более распространенное, чем перец чили. Оказалось, что рецептор также реагирует на тепло и кислоту. По словам доктора Майкла Кэтирайны, профессора нейрохирургии в Школе медицины Джонса Хопкинса, принимавшего участие в исследовании в 1997 году, обнаружить это помог Тобиас Розен — студент догадался, что клонируемый белок, по сути, является рецептором остро-кислого супа: этот суп не только острый, но еще и кислый и горячий.

Патапутяну также пришлось перебрать возможные генные комбинации для исследования молекулярной основы чувствительности. Он и его команда «выключали» гены по одному до тех пор, пока не обнаружили тот, инактивация которого приводила к отсутствию стимула на раздражение пипеткой.

Обнаруженный трансмембранный белок, отвечающий за чувствительность к прикосновениям, назвали Piezo1 (от греческого слова «давление»). Этот белковый рецептор и еще один, схожий с ним, как сейчас известно, регулируют некоторые связанные с растяжением функции организма:

• работу сосудов;
• дыхание;
• ощущение полного мочевого пузыря.

Обнаружение рецепторов боли вызвало огромный интерес со стороны фармацевтических компаний, ведь, казалось бы, если найти способ заблокировать этот рецептор, проблема хронической боли будет решена.

Но, оказалось, не все так просто. Во-первых, чувствительность к боли — полезная функция, без нее можно легко получить серьезные ожоги, просто принимая горячую ванну. Во-вторых, рецепторы, отвечающие за восприятие температуры, также отвечают за регуляцию температуры тела. При их блокировке температура тела повышается, вызывая постоянную лихорадку и дискомфорт.

Именно поэтому некоторые ученые сфокусировались на решении проблемы склонности этих рецепторов к гиперсенситивности. Вместо того, чтобы заблокировать нормальную активность рецепторов, предпочтительнее предотвращать их чрезмерную чувствительность при воспалительных состояниях.

Существует еще один возможный способ извлечь пользу из результатов исследования. Как известно, любители «острого» со временем привыкают к остроте пищи. Здесь действует тот же механизм: повторяющееся воздействие капсаицина снижает чувствительность рецептора. В итоге, по мнению доктора Кэтирайна, специальные пластыри с высоким содержанием капсаицина могли бы уменьшить восприимчивость к болевым ощущениям. Но оказалось, что температуро-чувствительных рецепторов несколько. При инактивации одних другие начинают компенсаторно увеличивать свою активность, что только усугубляет ситуацию.

Что в итоге?

По мнению некоторых ученых, будет крайне сложно применить результаты этого исследования на практике из-за возможных побочных эффектов. Но, как известно, наука не стоит на месте и кто знает, какой эффект окажет открытие молекулярных основ чувствительности на будущее фармацевтической промышленности и купирования болевого синдрома.