Цивилизация
Лауреатами Нобелевской премии по физиологии и медицине в 2021 году стали американский физиолог Дэвид Джулиус из Калифорнийского университета в Сан-Франциско и американский молекулярный биолог и нейробиолог Ардем Патапутян из Института Скриппса за открытие в клетках ионных каналов, реагирующих на температуру и прикосновения. Об этом сообщили представители Нобелевского комитета. Имена лауреатов объявили на церемонии Нобелевского комитета в Стокгольме.
Абсолютно заслуженным присуждение премии Джулиусу и Патапутяну считает директор ФБГУ «Федеральный центр мозга и нейротехнологий» Федерального медико-биологического агентства, доктор биологических наук, профессор РАН Всеволод Белоусов.
«Это всемирно известные ученые, особенно Джулиус, который не только открыл эти ионные каналы, он, пожалуй, самый известный человек среди тех, кто эти каналы изучает. Ему, я думаю, Нобелевская премия светила в любом случае. Патапутян также участвовал в исследовании пьезоканалов, которые преобразуют механическую энергию в электрические импульсы»,
— рассказал эксперт «Газете.Ru».
Способность человека ощущать тепло, холод и прикосновения интересовала исследователей столетиями. В XVII веке философ Рене Декарт предположил, что существуют некие нити, соединяющие различные участки кожи с мозгом — и, например, если поднести руку к огню, к мозгу по такой нити отправится сигнал о сильном жаре. Дальнейшие наблюдения подтвердили, что есть специализированные сенсорные нейроны, реагирующие на изменения окружающей среды.
«Однако до открытий Джулиуса и Патапутяна было неясно, как температурные и механические стимулы преобразуются в нервной системе в электрические импульсы», — отмечается в сообщении Нобелевского комитета.
Во второй половине 1990-х годов Джулиус использовал капсаицин — жгучее вещество из перца чили, — чтобы найти теплочувствительные рецепторы.
Уже было известно, что капсаицин активирует нервные клетки, вызывая болевые ощущения. Команда Джулиуса собрала библиотеку из миллионов фрагментов ДНК, соответствующих генам, которые экспрессируются в сенсорных нейронах, реагирующих на боль, тепло и прикосновения. Экспрессируя отдельные гены из этой коллекции в культурах клеток, ученые смогли найти тот самый единственный ген, который делал клетки чувствительными к капсаицину.
Эксперименты показали, что этот ген кодирует ранее неизвестный белок ионного канала. Новый рецептор, который активировался при температуре, воспринимаемой как болезненная, ученые назвали TRPV1.
Далее Джулиус и Патапутян независимо друг от друга с помощью ментола обнаружили рецептор TRPM8, реагирующий на холод. Также ученым удалось открыть дополнительные ионные каналы, связанные с этими рецепторами и активируемые при воздействии различных температур.
Патапутян также искал ответ на вопрос о том, как механические стимулы преобразуются в ощущения прикосновения и давления. Его команда колола микропипеткой отдельные клетки, пока не удалось обнаружить линию клеток, дававших в ответ на это измеримый электрический сигнал.
Затем исследователи определили 72 гена-кандидата, которые кодировали возможные клеточные рецепторы. Отключая эти гены один за одним, исследователи обнаружили тот, который отвечал за механочувствительность в клетках. Так они открыли ионные каналы Piezo1, в большом количестве присутствующие в сенсорных нейронах, а затем схожие с ними Piezo2. Оба канала активировались непосредственно при давлении на клеточные мембраны.
Последующие исследования также показали, что Piezo1 и Piezo2 регулируют многие важные физиологические процессы — дыхание, кровяное давление, работу мочевого пузыря и т. д.
Открытия Джулиуса и Патапутяна позволили понять, как тепло, холод и механические воздействия позволяют нам воспринимать окружающий мир и адаптироваться к нему, реагировать на температуру, осязать и ощущать движение частей собственного тела. Они дали начало множеству новых исследований, посвященных роли обнаруженных рецепторов в различных физиологических функциях. Сейчас полученные знания используются для разработки методов лечения широкого спектра заболеваний.
По словам Белоусова, новые открытия в области ионных каналов помогут ученым в разработке новых болеутоляющих препаратов.
«Ионные каналы есть у всех животных, и у людей. TRP-каналы ответственны за наше ощущение тепла, холода, они же способны чувствовать другие параметры. Помимо этого они отвечают за болевую чувствительность, а это значит, что нужно разрабатывать разного рода анальгетики, которые воздействуют на эти TRP-каналы», — считает ученый.
Кроме того, эти открытия привели к появлению новой научной области — термогенетики.
«Это – то, чем мы с коллегами и еще несколько лабораторий в мире занимаемся. Мы используем эти каналы, чтобы управлять активностью разных клеток, например – поджелудочной железы. Мы берем эти каналы и помещаем их в другие клетки, в которых их обычно нет, делаем их чувствительными к температуре. Тем самым мы можем управлять активностью нейронов или выбросом инсулина с помощью разных способов нагрева – инфракрасного излучения, или сфокусированного ультразвука, — добавил Белоусов. – Эти методы можно применять для новой терапии эпилепсии, в создании всем известных интерфейсов мозг-компьютер».
Нобелевской премии по физиологии и медицине за 2020 год удостоились американские вирусологи Харви Олтер и Чарльз Райс и британский вирусолог Майкл Хотон за открытие вируса гепатита С.
«Впервые в истории вирус гепатита С теперь можно вылечить. Открытия лауреатов премии в области медицины выявили причину оставшихся случаев хронического гепатита и сделали возможными проведение анализов крови и применение новых лекарств, которые спасли миллионы жизней», — рассказали представители Нобелевского комитета.
Открытие вируса гепатита С стало важным достижением в борьбе с вирусными заболеваниями. Благодаря их работе теперь доступны высокочувствительные анализы крови на вирус гепатита С, что позволило практически избавиться от связанного с переливанием крови гепатита С во многих частях мира. Также удалось быстро разработать противовирусные препараты для борьбы с гепатитом С. Впервые хронический гепатит стало возможно вылечить, что вселило надежду на избавление от него в будущем полностью. Однако для этого потребуется слаженная работа органов здравоохранения по всему миру.