2021年諾貝爾獎4日揭開序幕,打頭陣的生理學或醫學奬(簡稱醫學獎)得主在台灣時間下午5時30分出爐,由兩位美國學者朱利雅斯(David Julius)、帕塔普蒂安(Ardem Patapoutian)摘下桂冠,2人因研究「人體對溫度和觸覺的感受器」的開創性貢獻共獲殊榮,均分1000萬瑞典克朗(新台幣3330萬元)獎金。
現年53歲的帕塔普蒂安出生於黎巴嫩,美國籍,也是歷來第一位亞美尼亞裔諾貝爾獎得主,他目前在加州斯克里普斯研究所(TSRI)擔任分子生物學和神經科學研究學者。現年65歲的朱利雅斯是加州大學舊金山分校(UCSF)教授,他的研究揭示了觸覺這一基本生物功能的機制,2010年獲得邵逸夫生命科學及醫學獎。
發覺冷和熱與它們如何帶來痛感,給予世界什麼貢獻?
人體對熱、冷和觸覺的感知能力對我們的生存至關重要,並且支撐著我們與周圍世界的互動。在日常生活中,我們常認為這些感覺是理所當然的,太冷了會感到皮膚刺動,太熱也會,但兩位獲獎者發現感官與環境之間相互作用時,有些關鍵的環節被忽視了──溫度和刺激如何在神經系統中轉換為電脈衝,從而使溫度和壓力可以被我們的大腦感知呢?
今年的兩位諾貝爾獎得主也已經解決了這個問題。在新冠肺炎大流行的背景下,兩人的研究使人們更加了解,熱感、冷感和觸摸如何使人體的神經系統啟動信號,這些知識被用於開發治療一系列疾病的方法,包括緩解慢性疼痛、神經性疼痛、發炎性疼痛的藥物。
在1990年代後期,朱利雅斯利用辣椒素(一種從辣椒中提取的刺激性化合物,能產生灼燒感)來識別皮膚神經末梢上對熱做出反應的感受器「TRPV1電離子通道蛋白」。TRPV1通道同時是體溫調節的一環,它會先透過導致體溫升高來告知大腦應當降溫、不間斷調節體溫,如果因某種原因導致TRPV1通道沒有及時發出降溫信號,則體溫會不斷上升。
TRPV1的發現是一項生理學上的重大突破,為揭開其他溫度感應受體開闢了道路。朱利雅斯和帕塔普蒂安後來各自在不同的研究中,使用薄荷葉的薄荷醇發現了TRPM8,這也是一種電離子通道,導致人體感受到冷。之前我們都知道冰敷可以抗發炎,但直到TRPM8被發現,我們才掌握冰敷鎮痛的原理,而這項發現也有助於開發具有鎮痛的和抗炎作用的藥物。
帕塔普蒂安還利用了壓力敏感細胞發現一種完全未知的新型感受器,並將其命名為Piezo1(源於希臘語中的piesi,即「壓力」)。Piezo1能對皮膚和內部器官的機械刺激作出反應,通過研究與Piezo1相似的基因,人們發現了Piezo2,而進一步的研究證實,這兩者皆是通過對細胞膜施加壓力可直接啟動的離子通道。