Объявлены победители Нобелевской премии в области физиологии или медицины

В этом году награды удостоилось исследование об осязании  и восприятии температуры. Нобелевской премией были награждены Ардем Патапутян и Дэвид Джулиус за независимое друг от друга открытие ключевых механизмов восприятия температуры, собственных движений и осязания. В статье расскажем о том, как эти исследования были проведены и почему они так важны.

Нобелевская премия: максимально коротко

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?

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:

Год Победители Исследование
2020 Харви Олтер, Чарльз Райс и Майкл Хаутон Открытие вируса гепатита С
2019 Питер Рэтклиф, Уильям Келин-младший и Грегг Семенца Исследование реакции адаптации клеток к изменениям уровня кислорода в окружающей среде


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?

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?

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.

Почему это исследование так важно?

Почему это исследование так важно?

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?

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.
 

Список использованных источников:

  1. Nobel Prize Awarded for Research About Temperature and Touch. URL: https://www.nytimes.com/2021/10/04/health/nobel-prize-medicine-physiology-temperature-touch.html?fbclid=IwAR145HemZ1uOt3-LcW_3nzlmm9m1FJnAzaTfRs8vNHqkstEmViYlQT3xfS4
  2. What is Nobel Prize?  URL: https://www.business-standard.com/about/what-is-nobel-prize
  3. The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2020.  URL: https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2020/summary/
  4. Press release: The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2019.  URL: https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2019/press-release/
 

Вам может быть интересно

Лишний вес способствует нарушению когнитивных функций

Актуальное

Исследование показало, что ожирение повышает уязвимость нервной ткани, приводя к нарушению когнитивных функций.

Читать статью

Выдающиеся соотечественники: биография Льва Зильбера

Ликбез

Имя советского микробиолога, вирусолога и иммунолога Льва Зильбера долгие годы пытались вычеркнуть из истории отечественной медицины. Рассказываем о судьбе талантливого ученого в этом тексте.

Читать статью

Статины могут играть роль в профилактике рака

Актуальное

Новое исследование Университета Гонконга подтверждает идею о том, что статины могут играть роль в профилактике рака.

Читать статью

Портативный УЗ-аппарат, который можно подключить к телефону. Это реально?

Актуальное

Он помещается в руке и стоит всего 2000$ в отличие от своих больших братьев за 40 000 - 80 000$. Что умеет этот компактный девайс?

Читать статью

Нейрокогнитивные последствия длительного ковида

Актуальное

Негативные последствия для здоровья острой коронавирусной инфекции уже достаточно изучены, но мало известно о долгосрочных последствиях этого заболевания. Рассказываем о них в этом материале.

Читать статью

Сладкий враг

Актуальное

Доказано, что повышенное содержание сахара в рационе приводит к развитию сердечно-сосудистых заболеваний и даже риску смерти. Рассказываем в инфографике, что необходимо знать о сахаре и как найти его в продуктах.

Читать статью

Иммунотерапия в лечении аллергии на арахис: перспективы метода

Актуальное

Иммунотерапия повышает порог аллергена, который аллергик может перенести. После этого лечения аллергик сможет съесть целый орех без серьезных последствий.

Читать статью

Сигналы клеток гиппокампа регулируют метаболизм

Актуальное

Установлено регулирующее действие гиппокампа на уровень интерстициальной глюкозы.

Читать статью

Определить стенокардию по голосу. В чем особенность метода?

Актуальное

Ученые из Израиля и Америки разрабатывают новый метод диагностики — анализ вокальных биомаркеров.

Читать статью

Как изобретение квантового компьютера повлияет на развитие медицины?

Актуальное

В марте 2021 года компания IBM отправила свой первый розничный квантовый компьютер в клинику Кливленда.

Читать статью

Употребление подсластителей во время беременности связывают с более высоким риском ожирения для потомства

Актуальное

Беременные крысы, которых кормили стевией или аспартамом, рожали детенышей с более высоким риском ожирения и специфическими изменениями микробиома. Полученные данные подчеркивают важность питания матери во время беременности.

Читать статью

Всемирный день остеопороза. Что важно знать об этом заболевании

Актуальное

Всемирный день остеопороза, который отмечается 20 октября, является ежегодной кампанией, посвященной повышению глобальной осведомленности о профилактике, диагностике и лечении остеопороза и связанных с ним скелетно-мышечных заболеваний.

Читать статью

Комментарии: 0

или

чтобы оставить комментарий.

Мы собираем и обрабатываем пользовательские данные, в том числе файлы cookies для оптимизации сайта и подбора для Вас релевантного контента. Нажав «Принять» или оставаясь на сайте, Вы разрешаете их использование. Подробнее: Политика конфиденциальности.

Принять