Бросить вызов хронической боли: Кто и за что получил Нобелевку по медицине

Нынешние победители разобрались, как передаются нервные импульсы, чтобы мы чувствовали тепло, холод, или же давление от прикосновения. Дэвид Джулиус использовал жгучий компонент из перца чили, чтобы выявить сенсоры в нервных окончаниях, обеспечивающих ощущение тепла. Ардем Патапутян открыл новый класс сенсоров, которые фиксируют механическое воздействие на кожу и внутренние органы. Depo.ua рассказывает, в чем значение открытия ученых.

Нобелевка по медицине за изучение работы рецепторов не первая. Как отмечается на официальном сайте награды, в 1944-м премию получили Джозеф Эрлангер и Герберт Гассер за открытие типов сенсорных нервных волокон, которые различают различные виды стимулов — помогают на ощупь определить состав ткани, к которой прикасается человек, или отличить приятную теплую температуру от опасной горячей. Впрочем, последовательность процессов в нервной системе некоторое время оставалась тайной.

Горячие эксперименты

Работать со жгучей составляющей перца чили капсаицином Джулиус начал в конце 90-х. Ученый задавался вопросом: каким образом вещество действует на кожу, что человек чувствует жжение?

Вместе с коллегами он собрал библиотеку ДНК-фрагментов, присутствующих в сенсорных нейронах, реагирующих на различные стимулы. Группа предположила, что в собрании должен присутствовать протеин, который реагирует именно на капсаицин. А после серии определили один-единственный ген, обеспечивающий данный тип чувствительности. При этом сфера действия определенного протеина в организме оказалась довольно широкой: выяснилось, что это один из рецепторов, которые заставляют организм чувствовать боль при контакте с горячим. Кроме того, он участвует в формировании боли от ожогов. Далее, опираясь на описанное открытие, определили и другие типы рецепторов, ответственных за восприятие различных температур.

Так, Джулиус и Ардем Патапутян независимо друг от друга использовав ментол, определили рецепторы, реагирующие на холод. А также рецепторы, срабатывающие при повреждениях и воспалениях и участвующие в формировании боли.

Таким образом обнаружили спектр ионных каналов, которые активировались различным спектром температур. Отметим, что ионные каналы — своеобразные двери клеточных мембран. Когда они открываются - в клетку проходят ионы. Когда электрический потенциал в клетках изменяется, те передают электрический сигнал — собственно, тот самый, который побуждает мозг запускать определенную реакцию на возбудитель.

Ощущение давления

Если Джулиус больше работал с температурой, Патапутян нацелился на выявление рецепторов, отвечающих за фиксацию механических стимулов у человека и других позвоночных — у бактерий такие сенсоры уже были обнаружены ранее. Сначала вместе с коллегами обнаружили клеточную цепь, которая проводила электрический стимул, когда в ткань тыкали микропипеткой.

После нужно было определить конкретный ген. Здесь ученые действовали методом перебора, исключая каждый ген по очереди. В конце концов виновник был найден. В дальнейшем открыли ионные каналы — Piezo1, который, собственно, отвечал за чувство прикосновения, а также Piezo2, который формировал ощущение тела в пространстве и помогал чувствовать движения собственного тела.

Практическое значение открытий

В 2020-м Дэвид Джулиус и Ардем Патапутян стали лауреатами еще одной выдающейся награды — премии Кавли в нейронауке с денежным вознаграждением в $ 1 млн. Как отмечается на сайте Университета Калифорнии, исследования "открыли новые пути к созданию безопасных, таргетированных обезболивающих, которые, как надеются исследователи, не будут иметь наркотических качеств и других побочных эффектов, присущих опиатам". По замыслу, препараты нового поколения будут работать именно с определенными ионными каналами.

При этом, как пишет Scientific American, с прообразами таких таблеток уже проводились эксперименты. Впрочем, пока, убирая боль, они вообще блокируют чувствительность канала. Поэтому для пациентов возникает опасность, например, обжечься горячим кофе или окунуться в интересную беседу на пляже и не заметить, как совершенно сгорел.