Кинути виклик хронічному болю: Хто і за що отримав Нобелівку з медицини

Цьогорічні переможці розібрались, як саме передаються нервові імпульси, аби ми відчували тепло, холод, або ж тиск від доторку. Девід Джуліус використовував пекучий компонент з перцю чилі, аби виявити сенсори у нервових закінченнях, що забезпечують відчуття тепла. Ардем Патапутян відкрив новий клас сенсорів, які фіксують механічний вплив на шкіру та внутрішні органи. Depo.ua розповідає, в чому значення відкриття вчених.

Нобелівка з медицини за вивчення роботи рецепторів не перша. Як зазначається на офіційному сайті нагороди, у 1944-му премію здобули Джозеф Ерлангер та Герберт Гассер за відкриття типів сенсорних нервових волокон, які розрізняють різні види стимулів – допомагають на дотик визначити склад тканини, до якої торкається людина, або ж відрізнити приємну теплу температуру від небезпечної гарячої. Втім, послідовність процесів у нервовій системі, певний час лишалося таємницею. 

Гарячі експерименти

Працювати із пекучою складовою перцю чилі капсаїцином Джуліус почав наприкінці 90-х. Науковець задавався питанням: як саме речовина діє на шкіру, що людина відчуває печіння? 

Разом з колегами він зібрав бібліотеку ДНК-фрагментів, присутніх у сенсорних нейронах, що реагують на різні стимули. Група припустила, що у зібранні має бути присутнім протеїн, який реагує саме на капсаїцин. А після серії визначили один-єдиний ген, що забезпечує даний тип чутливості. При цьому сфера дії визначеного протеїну в організмі виявилася доволі широкою: з'ясувалося, що це один з рецепторів, які змушують організм відчувати біль при контакті з гарячим. Крім того, бере участь у формуванні болю від опіків. Далі, спираючись на описане відкриття, визначили і інші типи рецепторів, відповідальні за сприйняття різних температур. 

Так, Джуліус та Ардем Патапутян незалежно один від одного використавши ментол, визначили рецептори, що реагують на холод. А також рецептори, що спрацьовують під час ушкодження і запалення і беруть участь у формуванні болю. 

Таким чином виявили спектр іонних каналів, що активувалися різним спектром температур. Зауважимо, що іонні канали – своєрідні двері клітинних мембран. Коли вони відкриваються, у клітину проходять іони. Коли електричний потенціал у клітинах змінюється, ті передають електричний сигнал – власне, той самий, що спонукає мозок запускати певну реакцію на збудник. 

Відчуття тиску

Якщо Джуліус більше працював з температурою, Патапутян націлився на виявлення рецепторів, що відповідають за фіксацію механічних стимулів у людини та інших хребетних – у бактерій такі сенсори вже були виявлені раніше. Спершу разом з колегами виявив клітинний ланцюг, що проводив електричний стимул, коли у тканину тикали мікропіпетою. 

Далі потрібно було визначити конкретний ген. Тут науковці діяли методом перебору, вимикаючи кожен ген по черзі. Зрештою винуватця було знайдено. В подальшому відкрили іонні канали – Piezo1, що, власне, відповідав за відчуття доторку та Piezo2, який формував відчуття тіла у просторі та допомагав відчувати рухи власного тіла.

Практичне значення відкриттів

У 2020-му Девід Джуліус та Ардем Патапутян стали лауреатами ще однієї визначної нагороди – премії Кавлі у нейронауці з грошовою винагородою у $1 млн.  Як зазначається на сайті Університету Каліфорнії, дослідження "відкрили нові шляхи до створення безпечних, таргетованих знеболювальних, що, як сподіваються дослідники, не матимуть наркотичних якостей та інших побічних ефектів, властивим опіатам".  За задумом, препарати нового покоління працюватимуть саме з визначеними іонними каналами. 

При цьому, як пише Scientific American, з праобразами таких пігулок вже проводилися експерименти. Втім, наразі, прибираючи біль, вони загалом блокують чутливість каналу. Тому для пацієнтів виникає небезпека, наприклад, обпектися гарячою кавою чи поринути у цікаву бесіду на пляжі та не помітити, як геть згорів.