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两位美国科学家戴维·朱利叶斯和阿代姆·帕塔博蒂安获2021年诺贝尔生理学医学奖:他们发现了人类感知疼痛和温度的机制,揭示了疼痛过敏现象的机理

  来源:界面新闻 记者 原祎鸣 编辑 谢欣    发布时间:2021-10-04 21:23:00

2021年诺贝尔生理学或医学奖为慢性痛症药物研发开启新大门

戴维·朱利叶斯(David Julius)(左)和阿代姆·帕塔博蒂安(Ardem Patapoutian)(右) 图片来源:诺贝尔奖官网

北京时间10月4日17时30分,瑞典卡罗琳医学院揭晓了2021年诺贝尔生理学或医学奖。奖项授予戴维·朱利叶斯(David Julius)和阿代姆·帕塔博蒂安(Ardem Patapoutian),以表彰其在“发现温度和触觉感受器”方面所做出的贡献。

诺贝尔官网表示,两位获奖者发现了人体对感官与环境之间复杂相互作用的理解中缺失的关键环节,将共同分享1000万瑞典克朗奖金(约合736万元人民币)。

戴维·朱利叶斯是加州旧金山大学生理学及分子生物学教授,阿代姆·帕塔博蒂安是美国非营利性生物医学研究机构——Scripps研究所的教授。2020年5月,两位科学家曾同获科维理奖。

诺贝尔奖官网中表示,在过去15年开拓性的研究中,戴维·朱利叶斯利用辣椒素(一种来自辣椒的刺激性化合物,可引起灼热感)来识别皮肤神经末梢中对热有反应的传感器、阿代姆·帕塔博蒂安使用压敏细胞发现了一类新型传感器,可以对皮肤和内部器官中的机械刺激做出反应。

“感知热、冷和触觉的能力对于生存至关重要,并且是人体与周围世界互动的基础。在日常生活中,人们认为这些感觉是理所当然的,但是神经冲动是如何启动的,从而可以感知温度和压力?今年的诺贝尔奖获得者已经解决了这个问题。”诺贝尔官网这样描述温度和触觉感受器的意义。

诺贝尔官网还表示,人类面临的最大谜团之一就是如何感知环境的问题。数千年来,人类一直对自己的的感官机制保持着好奇心,例如,眼睛是如何探测到光线的,声波是如何影响内耳的,以及不同的化合物是如何与鼻子和嘴巴中的受体相互作用而产生气味和味道的。

在二位科学家有所发现之前,人类对神经系统如何感知和解释环境的理解仍然包含一个基本的未解决问题:温度和机械刺激如何在神经系统中转化为电脉冲。

1990年末,戴维·朱利叶斯通过分析辣椒素如何引起人体接触辣椒时的燃烧感觉,来确定了人体拥有辣椒素可以激活的、可以引起疼痛感觉的神经细胞,但这种化学物质究竟如何发挥这种作用仍然是一个尚未解决的谜。

基于上述的发现,阿代姆·帕塔博蒂安及其同事创建了一个包含数百万DNA片段的文库,这些DNA片段对应于感觉神经元所表达的基因,这些神经元可以对疼痛、热量和触摸做出反应。阿代姆和同事们假设,该文库将包含一个能够与辣椒素反应的蛋白质的DNA片段编码,随后经过探索研究,阿代姆·帕塔博蒂安发现了能够使细胞对辣椒素敏感的基因,这种新发现的辣椒素受体后来被命名为TRPV1。

此外,戴维·朱利叶斯在美国国家科学院的官网上介绍到,其小组的研究方向为了解神经系统如何接收和传输信号。其利用天然产物的力量来阐明疼痛感觉的分子机制,例如,辣椒素如何引起灼痛;薄荷叶中的冷剂薄荷醇如何引起冰冷的感觉。

戴维·朱利叶斯的团队还研究了特定的神经递质受体的结构和功能,如由血清素或细胞外核苷酸激活的受体,并利用遗传学方法确定这些受体在生理和行为过程中的作用,如进食、焦虑、疼痛、血栓形成、细胞生长和运动等等。

两位科学家发现了人类感知疼痛和温度的机制,揭示了隐藏在疼痛过敏现象背后的机理,让大众了解触觉的基础机制。这些突破性发现使得人类对神经系统如何感知热、冷和机械刺激的理解迅速增加,更为设计针对慢性痛症的药物开启了大门。