每經(jīng)編輯｜何小桃    

一年一度的諾貝爾獎頒獎時間到了。北京時間10月4日下午5點30分，2021諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎評選結(jié)果揭曉。

據(jù)央視新聞報道，當(dāng)?shù)貢r間10月4日，在瑞典首都斯德哥爾摩卡羅琳醫(yī)學(xué)院，諾貝爾獎委員會總秘書長托馬斯·佩爾曼宣布，2021年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予戴維·朱利葉斯和阿登·帕塔普蒂安，以表彰他們在“發(fā)現(xiàn)溫度和觸覺感受器”方面作出的貢獻，兩位獲獎?wù)邔⒎窒?000萬瑞典克朗獎金（約合736萬元人民幣）。

他們?yōu)槭裁传@獎？

評獎委員會說，人們對熱、冷和觸覺的感知能力對生存至關(guān)重要，支撐著我們與周圍世界的互動。在日常生活中，我們認為這些感覺理所當(dāng)然，但神經(jīng)沖動是如何產(chǎn)生的，從而使溫度和壓力可以被感知？今年的諾貝爾獎得主解決了這個問題。

大衛(wèi)·朱利葉斯利用辣椒素（一種從辣椒中提取的刺激性化合物，能產(chǎn)生灼燒感）來識別皮膚神經(jīng)末梢上對熱做出反應(yīng)的感應(yīng)器。阿登·帕塔普蒂安利用壓力敏感細胞發(fā)現(xiàn)了一種對皮膚和內(nèi)部器官的機械刺激作出反應(yīng)的新型感應(yīng)器。這些突破性的發(fā)現(xiàn)引發(fā)了激烈的研究活動，使得人們對神經(jīng)系統(tǒng)如何感知熱、冷和機械刺激的理解迅速增加。兩位獲獎?wù)咧赋?，在人們理解感官與環(huán)境之間復(fù)雜的相互作用時，存在著關(guān)鍵的缺失環(huán)節(jié)。

微信公眾號“原理”進一步解釋道，提到辣的東西，我們都會有一種“熱”的感覺，紅辣椒會讓你嘴巴感覺灼燒，吃完辣椒第二天“身體末端”很有可能也會經(jīng)歷火辣辣地疼。神奇的是，還有一些東西會讓我們覺得“冷”，比如薄荷。

辣椒中的辣味來自一種叫辣椒素的物質(zhì)。早先，一些科學(xué)研究表明，在辣椒素和高溫的刺激下，一部分感覺神經(jīng)元變得活躍。然而，關(guān)于其作用的具體機制一直存在爭議。直到1997年，朱利葉斯在感受疼痛的神經(jīng)元上識別出了受體分子TRPV1，并證明它能被高溫和辣椒素激活，才揭開了答案。而這也解釋了辣總是和熱聯(lián)系在一起的原因。

TRPV1屬于一個離子通道家族，它位于細胞膜上，一旦激活就會打開，讓帶電離子（如鈉和鈣）流入細胞。它廣泛地分布在我們身上，這就是為什么辛辣的食物在進出身體的過程中都會帶來灼熱的感覺。

TRPV1是第一個在脊椎動物身上被確認生理功能的TRP通道，可以說是理解觸覺和痛覺的分子基礎(chǔ)的一個里程碑，讓我們認識到物理力激活神經(jīng)元的機制。

David Julius 使用辣椒素來鑒定 TRPV1，這是一種由熱痛激活的離子通道，使得我們了解溫度變化如何在神經(jīng)系統(tǒng)中誘導(dǎo)電信號。

隨后，TRP通道在溫度感知中的作用得到進一步確認。朱利葉斯和帕塔普蒂安分別獨立確認了TRPM8是一種會對薄荷醇和寒冷產(chǎn)生反應(yīng)的分子。現(xiàn)在越來越多發(fā)現(xiàn)表明，TRP家族在進化史上是一個非常古老的體系。人們也認識了更多家族成員，包括“芥末感受器”TRPA1、會被百里香等香料激活的TRPA3等等。

朱利葉斯的進一步研究還揭示了，TRPV1對炎癥過程中產(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開辟了新的潛在途徑。

然而，帕塔普蒂安在開始思考我們?nèi)绾胃惺芡獠凯h(huán)境刺激時，他選擇了一個不同的研究方向。

2010年，他的團隊發(fā)現(xiàn)了兩個新的離子通道，它們會被機械壓力（用細棒輕輕戳）激活，產(chǎn)生電活動。這兩個離子通道被命名為PIEZO1和PIEZO2。這個名字來自希臘語中的“piezi”，意為“壓力”。

這項突破同樣開啟了一片全新的領(lǐng)域。在感覺神經(jīng)元和其他細胞上發(fā)現(xiàn)的PIEZO1和PIEZO2，引領(lǐng)了大量新研究，讓人們逐漸認識這些離子通道在觸覺、疼痛、血壓調(diào)節(jié)和本體感覺等各方面壓力感知中的作用。

其中或許最令人感到新奇的要數(shù)與本體感覺相關(guān)的研究。本體感覺是指我們感知身體在空間中位置的能力。這種感覺讓我們能夠站立和行走，甚至閉上眼睛或蒙上眼睛后依舊能行走自如，它依賴的是那些向大腦發(fā)出肌肉伸展信號的神經(jīng)元。

帕塔普蒂安的團隊和其他研究已經(jīng)證明，PIEZO2是本體感覺相關(guān)的關(guān)鍵分子。有研究稱，罕見的PIEZO2缺乏的人，在黑暗中站立和行走都有困難。帕塔普蒂安更近期的研究，在人類遺傳學(xué)和小鼠模型上已經(jīng)證明，PIEZO1在控制紅細胞體積中會發(fā)揮作用。他發(fā)現(xiàn)了一種PIEZO1基因的變異，似乎可以防止瘧原蟲感染。

Patapoutian 使用培養(yǎng)的機械敏感細胞來識別由機械力激活的離子通道。經(jīng)過艱苦的工作，他們發(fā)現(xiàn)了 Piezo1 和 Piezo2。 

帕塔普蒂安在接受采訪時曾表示，他的研究生涯中也曾經(jīng)歷過很長一段時間進展緩慢的階段，他甚至曾經(jīng)想過轉(zhuǎn)行。但幸好他堅持了下來。“這是一段非常迷人的旅程，PIEZO帶我們從生物學(xué)和病理生理學(xué)，接下來又會帶著我們前往新的未知的領(lǐng)域。”

評獎委員會表示，TRP通道是人體感知溫度的核心，Piezo2通道賦予我們觸覺和感知身體位置和運動的能力，TRP和Piezo通道也有助于許多額外的感測溫度或機械刺激的生理功能。

目前，還有很多正在進行中的研究側(cè)重于闡明這些通道在各種生理過程中的功能，這些知識被用于開發(fā)多種疾病的治療方法，包括慢性疼痛。

今年的諾獎獲得者的開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)解釋了熱、冷和觸摸如何在我們的神經(jīng)系統(tǒng)中引發(fā)信號，這些離子通道對許多生理過程和疾病發(fā)生來說非常重要

獲獎?wù)咂淙?/span>

據(jù)諾貝爾官網(wǎng)介紹，戴維·朱利葉斯1955年出生于美國紐約。1984年，他在加州大學(xué)伯克利分校獲得博士學(xué)位，并在紐約哥倫比亞大學(xué)成為博士后。戴維·朱利葉斯于1989年受聘于加州大學(xué)舊金山分校，目前是該校的教授。

圖片來源：央視新聞

朱利葉斯2004年入選美國科學(xué)院院士，2010年因“皮膚感知疼痛刺激和溫度并產(chǎn)生疼痛超敏反應(yīng)的分子機制的開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)”獲邵逸夫獎，同年也獲得阿斯圖里亞斯親王獎科學(xué)技術(shù)獎。2017年獲加拿大蓋爾德納國際獎。朱利葉斯的研究工作主要集中在了解感官系統(tǒng)如何讓我們感知我們的世界。其中一個代表性方面是利用天然物質(zhì)的力量來闡明觸覺和痛覺的分子機制。例如，辣椒中的主要辛辣成分辣椒素如何引起灼痛，以及薄荷葉中的清涼劑薄荷醇如何喚起冰冷的清涼感。

使用這些和其他藥物作為藥理探針，他帶領(lǐng)團隊在感覺神經(jīng)纖維上發(fā)現(xiàn)了被熱、冷或化學(xué)刺激物激活的離子通道，提供了對熱感覺、疼痛和瘙癢過程的分子級洞察。在遺傳、電生理、結(jié)構(gòu)和行為方法的幫助下，他的小組正在尋找如何調(diào)節(jié)這些離子通道以應(yīng)對腫瘤生長、感染或產(chǎn)生炎癥和疼痛超敏反應(yīng)等形式的損傷。這些基礎(chǔ)科學(xué)研究有助于為新型鎮(zhèn)痛藥物的發(fā)現(xiàn)和開發(fā)奠定基礎(chǔ)。

另一位獲獎?wù)甙⒌?middot;帕塔普蒂安1967年出生于黎巴嫩貝魯特。年輕時，他從飽受戰(zhàn)爭蹂躪的貝魯特搬到美國洛杉磯，并于1996年獲得了美國帕薩迪納加州理工學(xué)院的博士學(xué)位。他是加州大學(xué)舊金山分校的博士后研究員。自2000年以來，他任職于加州拉霍亞的斯克里普斯研究中心，目前是該中心的教授。2014年以來，他也是霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所的研究員。

帕塔普蒂安的主要研究方向是傳感器的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。在對于那些由于溫度、機械力或細胞體積增加而被激活的新離子通道和受體的識別方面，帕塔普蒂安做出了重要貢獻。

mRNA意外落選

值得注意的是，此前外界普遍認為，mRNA技術(shù)研究背后的兩位科學(xué)家卡塔林·考里科（Katalin Karikó）和德魯·魏斯曼（Drew Weissman），會是今年諾貝爾獎獲獎?wù)叩淖钣辛θ诉x，這一mRNA技術(shù)研究是目前多款新冠疫苗的制造基礎(chǔ)。這兩位科學(xué)家此前已獲得今年的拉斯克獎（Lasker Awards）和突破獎（Breakthrough Prizes），以往這兩項醫(yī)學(xué)領(lǐng)域大獎的獲獎?wù)咧校芏喽紩^而獲得當(dāng)年的諾貝爾獎。

未來幾天，還有5項獎項將揭曉：

諾貝爾物理學(xué)獎將于北京時間10月5日17時45分公布；

諾貝爾化學(xué)獎將于北京時間10月6日17時45分公布；

諾貝爾文學(xué)獎將于北京時間10月7日19時公布；

諾貝爾和平獎將于北京時間10月8日17時公布；

瑞典央行紀(jì)念阿爾弗雷德·諾貝爾經(jīng)濟學(xué)獎將于北京時間10月11日17時45分公布。

過去6年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎得主名單：

2020年——美英三位科學(xué)家Harvey J. Alter、Michael Houghton、Charles M. Rice獲獎，獲獎理由是“發(fā)現(xiàn)丙型肝炎病毒”。

2019年——美英三位科學(xué)家William G. Kaelin Jr、Peter J. Ratcliffe和Gregg L. Semenza獲獎，獲獎理由是“發(fā)現(xiàn)了細胞如何感知和適應(yīng)氧氣的可用性”。

2018年——美國科學(xué)家James P. Allision和日本科學(xué)家Tasuku Honjo獲獎，獲獎理由是“發(fā)現(xiàn)了抑制負面免疫調(diào)節(jié)的癌癥療法”。

2017年——三位美國科學(xué)家Jeffrey C. Hall、Michael Rosbash和Michael W. Young獲獎，獲獎理由是“發(fā)現(xiàn)了調(diào)控晝夜節(jié)律的分子機制”。

2016年——日本科學(xué)家Yoshinori Ohsumi獲獎，獲獎理由是“發(fā)現(xiàn)了細胞自噬機制”。

2015年——中國科學(xué)家屠呦呦獲獎，獲獎理由是“有關(guān)瘧疾新療法的發(fā)現(xiàn)”；另外兩位獲獎科學(xué)家為愛爾蘭的William C. Campbell和日本的Satoshi Omura，獲獎理由是“有關(guān)蛔蟲寄生蟲感染新療法的發(fā)現(xiàn)”。

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