（神秘的年諾地球uux.cn報(bào)道）據(jù)中國(guó)科技網(wǎng)：感知熱、冷和觸摸的生理能力對(duì)人類生存至關(guān)重要，這也是學(xué)獎(jiǎng)學(xué)獎(jiǎng)貴陽(yáng)包夜美女全套外圍上門外圍女（電話微信181-8279-1445）提供頂級(jí)外圍女上門，伴游，空姐，網(wǎng)紅，明星，車模等優(yōu)質(zhì)資源，可滿足你的一切要求我們與周圍世界互動(dòng)的基礎(chǔ)。在日常生活中，或醫(yī)和我們認(rèn)為這些感覺是得主大衛(wèi)登帕蒂安理所當(dāng)然的，但是朱利神經(jīng)沖動(dòng)是如何啟動(dòng)，從而可以感知溫度和壓力呢？塔普今年的諾貝爾獎(jiǎng)生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主給出了答案。
2021年諾貝爾生理學(xué)獎(jiǎng)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主

左：大衛(wèi)·朱利葉斯（ David Julius ）右：阿登·帕塔普蒂安（ Ardem Patapoutian）
來(lái)自美國(guó)加州大學(xué)舊金山分校的年諾教授大衛(wèi)·朱利葉斯（David Julius）利用從辣椒中提取的辣椒素，來(lái)識(shí)別皮膚神經(jīng)末梢中對(duì)熱做出反應(yīng)的生理傳感器。美國(guó)斯克利普斯研究所的學(xué)獎(jiǎng)學(xué)獎(jiǎng)阿登·帕塔普蒂安（Ardem Patapoutian）使用壓敏細(xì)胞發(fā)現(xiàn)了一種新型的傳感器，可以對(duì)皮膚和內(nèi)臟中的或醫(yī)和機(jī)械刺激做出反應(yīng)。
這些突破性的得主大衛(wèi)登帕蒂安發(fā)現(xiàn)促進(jìn)了我們對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)如何感知熱、冷和機(jī)械刺激的朱利理解。兩位獲獎(jiǎng)?wù)咴谖覀儗?duì)感官與環(huán)境之間復(fù)雜相互作用的塔普理解中發(fā)現(xiàn)了關(guān)鍵的缺失環(huán)節(jié)。
我們?nèi)绾胃兄澜?br>人類面臨的年諾最大謎團(tuán)之一是我們?nèi)绾胃兄h(huán)境。幾千年來(lái)，人類感官背后的機(jī)制一直激發(fā)著我們的好奇心，例如，眼睛如何探測(cè)光、聲波如何影響我們的內(nèi)耳，以及不同的化合物如何與我們鼻子和嘴巴中的感受器相互作用并產(chǎn)生氣味和味道。我們也有其他的方式來(lái)感知我們周圍的世界。想象一下，在炎熱的夏日赤腳走過草坪。你可以感覺到太陽(yáng)的炎熱、風(fēng)的撫摸，以及腳下的一片片草葉。這些對(duì)溫度、觸覺和運(yùn)動(dòng)的印象對(duì)于我們適應(yīng)不斷變化的環(huán)境至關(guān)重要。
在17世紀(jì)，哲學(xué)家勒內(nèi)·笛卡爾（René Descartes）設(shè)想了將皮膚的不同部分與大腦連接起來(lái)的線。這樣一來(lái)，接觸明火的腳就會(huì)向大腦發(fā)出機(jī)械信號(hào)。后來(lái)的發(fā)現(xiàn)揭示了專門的感覺神經(jīng)元的存在，它們記錄了我們環(huán)境中的變化。約瑟夫·厄蘭格（Joseph Erlanger）和赫伯特·加塞爾（Herbert Gasser）于1944年因發(fā)現(xiàn)不同類型的感覺神經(jīng)纖維而獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。從那時(shí)起，科學(xué)家們證明，神經(jīng)細(xì)胞高度專注于檢測(cè)和傳遞不同類型的刺激，允許我們對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行細(xì)微差別的感知。例如，我們通過指尖感覺表面紋理差異的能力，或者我們辨別令人愉悅的溫和令人痛苦的熱的能力。

這幅插圖描述了哲學(xué)家勒內(nèi)·笛卡爾想象中熱量是怎樣向大腦發(fā)送機(jī)械信號(hào)。
然而，在大衛(wèi)·朱利葉斯和阿登·帕塔普蒂安的發(fā)現(xiàn)之前，我們對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)如何感知和解釋環(huán)境的理解仍然有一個(gè)基本的懸而未決的問題：溫度和機(jī)械刺激是如何在神經(jīng)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)化為電脈沖的？
研究工作如辣椒般火熱
在20世紀(jì)90年代后期，大衛(wèi)·朱利葉斯通過分析辣椒素如何引起我們接觸辣椒時(shí)的灼熱感，看到了重大進(jìn)步的可能性。已知辣椒素可以激活引起疼痛感的神經(jīng)細(xì)胞，但這種化學(xué)物質(zhì)如何真正發(fā)揮這種功能是一個(gè)未解之謎。
朱利葉斯和他的貴陽(yáng)包夜美女全套外圍上門外圍女（電話微信181-8279-1445）提供頂級(jí)外圍女上門，伴游，空姐，網(wǎng)紅，明星，車模等優(yōu)質(zhì)資源，可滿足你的一切要求同事創(chuàng)建了一個(gè)包含數(shù)百萬(wàn)個(gè)DNA片段的庫(kù)，這些片段對(duì)應(yīng)于在感覺神經(jīng)元中表達(dá)的基因，這些基因可以對(duì)疼痛、高溫和觸摸做出反應(yīng)。朱利葉斯和同事們假設(shè)，該基因庫(kù)中應(yīng)該包含一個(gè)DNA片段，可編碼一種能夠?qū)苯匪刈龀龇磻?yīng)的蛋白質(zhì)。他們?cè)谕ǔ２慌c辣椒素反應(yīng)的培養(yǎng)細(xì)胞中表達(dá)了來(lái)自該集合的單個(gè)基因。
經(jīng)過艱難的搜索，他們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)能夠使細(xì)胞對(duì)辣椒素敏感的基因。這就是辣椒素感應(yīng)基因！鑒定出的基因編碼了一種新的離子通道蛋白，這種新發(fā)現(xiàn)的辣椒素受體后來(lái)被命名為 TRPV1。當(dāng)朱利葉斯研究這種蛋白質(zhì)對(duì)熱的反應(yīng)能力時(shí)，他意識(shí)到他發(fā)現(xiàn)了一種熱敏受體，這種受體在令人感覺疼痛的溫度下會(huì)被激活。

大衛(wèi)·朱利葉斯使用辣椒中的辣椒素來(lái)識(shí)別TRPV1，這是一種由高溫激活的離子通道。現(xiàn)在，我們能夠了解不同的溫度如何在神經(jīng)系統(tǒng)中誘導(dǎo)電信號(hào)。
TRPV1的發(fā)現(xiàn)是一項(xiàng)重大突破，為揭開其他溫度感應(yīng)受體開辟了道路。大衛(wèi)·朱利葉斯和阿登·帕塔普蒂安各自獨(dú)立地使用化學(xué)物質(zhì)薄荷醇來(lái)鑒定TRPM8，這是一種被證明可以被寒冷激活的受體。與TRPV1和TRPM8相關(guān)的其他離子通道被鑒定出來(lái)，并被發(fā)現(xiàn)在不同的溫度范圍內(nèi)被激活。許多實(shí)驗(yàn)室通過使用缺乏這些新發(fā)現(xiàn)基因的小鼠來(lái)研究這些通道在熱感覺中的作用。大衛(wèi)·朱利葉斯對(duì)TRPV1的發(fā)現(xiàn)是一項(xiàng)突破，使我們能夠了解溫度差異如何在神經(jīng)系統(tǒng)中誘發(fā)電信號(hào)。
壓力下研究“壓力”
雖然溫度感覺的機(jī)制正在被發(fā)現(xiàn)，但機(jī)械刺激如何轉(zhuǎn)化為我們的觸覺和壓力感仍不清楚。研究人員此前在細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)了機(jī)械傳感器，但脊椎動(dòng)物潛在觸覺機(jī)制仍然未知。阿登·帕塔普蒂安希望確定被機(jī)械刺激激活的令人難以捉摸的受體到底是什么。
帕塔普蒂安和他的合作者首先確定了一種細(xì)胞系，當(dāng)用微量移液管戳單個(gè)細(xì)胞時(shí)，該細(xì)胞系會(huì)發(fā)出可測(cè)量的電信號(hào)。他們猜測(cè)，機(jī)械力激活的受體應(yīng)該是一個(gè)離子通道，并據(jù)此篩選出72個(gè)編碼受體的候選基因。隨后，他們將這些基因逐一滅活，以求發(fā)現(xiàn)目標(biāo)細(xì)胞中與機(jī)械敏感性有關(guān)的基因。

帕塔普提安使用培養(yǎng)的機(jī)械敏感細(xì)胞來(lái)識(shí)別由機(jī)械力激活的離子通道。經(jīng)過艱難的搜索，Piezo1和Piezo2兩個(gè)離子通道相繼被發(fā)現(xiàn)。
經(jīng)過艱難的搜索，帕塔普提安和同事們成功地識(shí)別出了一種基因，該基因的沉默使細(xì)胞對(duì)微量移液器的戳刺不敏感。一種全新的、完全未知的機(jī)械敏感離子通道被發(fā)現(xiàn)，并被命名為Piezo1，取自希臘語(yǔ)中“壓力”一詞。接著，他們發(fā)現(xiàn)了與Piezo1相似的感覺神經(jīng)元表達(dá)高水平的第二個(gè)基因，命名為Piezo2。進(jìn)一步的研究證實(shí)Piezo1和Piezo2是離子通道，通過對(duì)細(xì)胞膜施加壓力而直接激活。
帕塔普蒂安的這一突破性發(fā)現(xiàn)證明了Piezo2離子通道對(duì)觸覺至關(guān)重要。此外，Piezo2被證明在至關(guān)重要的身體位置和運(yùn)動(dòng)感知（即本體感覺）中發(fā)揮關(guān)鍵作用。在進(jìn)一步的工作中，Piezo1和Piezo2通道已被證明可以調(diào)節(jié)其他重要的生理過程，包括血壓、呼吸和膀胱控制。
一切發(fā)現(xiàn)都是值得的
今年的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者對(duì)TRPV1、TRPM8和Piezo通道的開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)讓我們了解了熱、冷和機(jī)械力如何引發(fā)神經(jīng)沖動(dòng)，使我們能夠感知和適應(yīng)周圍的世界。TRP通道是我們感知溫度能力的核心。Piezo2通道賦予我們觸覺和感知身體部位位置和運(yùn)動(dòng)的能力。TRP和Piezo通道還有助于許多額外的生理功能，這些功能依賴于感知溫度或機(jī)械刺激。
今年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者的開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)解釋了熱、冷和觸摸如何在我們的神經(jīng)系統(tǒng)中引發(fā)信號(hào)。識(shí)別出的離子通道對(duì)認(rèn)識(shí)許多生理過程和疾病狀況都很重要。
由朱利葉斯和帕塔普蒂安的發(fā)現(xiàn)而引發(fā)的科學(xué)研究正緊鑼密鼓地展開，科學(xué)家們正專注于闡明它們?cè)诟鞣N生理過程中的功能。這一發(fā)現(xiàn)也正被用于開發(fā)治療各種疾病如慢性疼痛的方法。
2021年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者介紹
大衛(wèi)·朱利葉斯
1955年出生于美國(guó)紐約。1984年畢業(yè)于美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校并獲得博士學(xué)位，后獲得哥倫比亞大學(xué)博士后學(xué)位。其于1989年被加州大學(xué)舊金山分校聘為教授。
阿登·帕塔普蒂安 
1967年出生于黎巴嫩貝魯特。年輕時(shí)，從飽受戰(zhàn)爭(zhēng)蹂躪的貝魯特搬到美國(guó)洛杉磯，于1996年畢業(yè)于美國(guó)加州理工學(xué)院并獲得博士學(xué)位。加州大學(xué)舊金山分校的博士后研究員。自2000年開始，任職美國(guó)斯克里普斯研究中心教授。2014年以來(lái)，兼任霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所研究員。
相關(guān)報(bào)道：詳解2021年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)：他們破解了人類的痛覺和觸覺
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)新浪財(cái)經(jīng)：2021 年 10 月 4 日北京時(shí)間 17 時(shí) 30 分許，美國(guó)生理學(xué)家戴維·朱利葉斯（David Julius）和美國(guó)分子生物學(xué)家阿爾代姆·帕塔普蒂安（Ardem Patapoutian）因發(fā)現(xiàn)溫度和觸覺感受器獲得 2021 年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。
2021年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主：戴維·朱利葉斯（David Julius）和阿爾代姆·帕塔普蒂安（Ardem Patapoutian）
https://juliuslab.ucsf.edu/people/david-julius-phd
戴維·朱利葉斯（David Julius），1955 年出生于美國(guó)紐約。1984 年于美國(guó)加利福尼亞大學(xué)伯克利分校（University of California， Berkeley）畢業(yè)并獲得博士學(xué)位，曾于美國(guó)哥倫比亞大學(xué)（Columbia University）做博士后研究，1989 年入職美國(guó)加利福尼亞大學(xué)舊金山分校（University of California， San Francisco），現(xiàn)為該校教授。朱利葉斯曾獲得 2010 年度邵逸夫獎(jiǎng)，2020 年獲科學(xué)突破獎(jiǎng)。
https://patapoutianlab.org/people
阿爾代姆·帕塔普蒂安（Ardem Patapoutian），1967 年出生于黎巴嫩貝魯特。年輕時(shí)，他從飽受戰(zhàn)爭(zhēng)蹂躪的貝魯特搬到美國(guó)洛杉磯，1996 年于美國(guó)加州理工學(xué)院（California Institute of Technology）獲得博士學(xué)位。他曾是加利福尼亞大學(xué)舊金山分校的博士后研究員（University of California， San Francisco）。自 2000 年以來(lái)，他是美國(guó)斯克里普斯研究中心（Scripps Research）的一名科學(xué)家，現(xiàn)在他是那里的教授。自 2014 年以來(lái)，他一直是霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究（Howard Hughes Medical Institute）所的研究員。
我們感知熱、冷和觸覺的能力對(duì)于生存至關(guān)重要，這是我們與周圍世界互動(dòng)的基礎(chǔ)。在日常生活中，這些感覺的存在被認(rèn)為是理所當(dāng)然，但感知溫度和壓力的神經(jīng)沖動(dòng)究竟如何產(chǎn)生？今年的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者解決了這個(gè)問題。
戴維·朱利葉斯利用辣椒素（一種來(lái)自辣椒的刺激性化合物，可引起灼燒感）來(lái)識(shí)別皮膚神經(jīng)末梢中對(duì)熱有反應(yīng)的感受器。阿爾代姆·帕塔普蒂安利用壓敏細(xì)胞發(fā)現(xiàn)了一種可對(duì)皮膚和內(nèi)臟中的機(jī)械刺激做出反應(yīng)的新型感受器。這些突破性發(fā)現(xiàn)引領(lǐng)了一系列密集的研究活動(dòng)，使得我們對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)如何感知熱、冷和機(jī)械刺激的理解迅速加快。兩位獲獎(jiǎng)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了感官與環(huán)境之間復(fù)雜相互作用中的關(guān)鍵性缺失環(huán)節(jié)。
我們?nèi)绾胃兄澜纾?br>人類面臨的一大謎題，就是我們?nèi)绾胃兄幍沫h(huán)境。幾千年來(lái)，這一機(jī)制激發(fā)著我們的好奇心，例如眼睛如何檢測(cè)光線，聲波如何影響我們的內(nèi)耳，以及不同的化合物如何與我們鼻子和嘴巴中的感受器相互作用，產(chǎn)生嗅覺和味覺。我們還通過其他方式來(lái)感知周圍的世界。想象一下在炎熱的夏天赤腳走過草坪，你可以感受到太陽(yáng)的熱力、風(fēng)的撫摸以及腳下的每一片草葉。對(duì)溫度、觸覺和運(yùn)動(dòng)的感知至關(guān)重要，幫助我們適應(yīng)不斷變化的環(huán)境。
17 世紀(jì)，哲學(xué)家勒內(nèi)·笛卡爾（René Descartes）設(shè)想了將皮膚的不同部分與大腦聯(lián)系起來(lái)的“線”。通過這種機(jī)制，接觸明火的腳會(huì)向大腦發(fā)送機(jī)械信號(hào)。后來(lái)的發(fā)現(xiàn)表明，人體存在特化的感覺神經(jīng)元，能記錄我們周圍環(huán)境的變化。約瑟夫·厄爾蘭格（Joseph Erlanger）和赫伯特·加塞（Herbert Gasser）發(fā)現(xiàn)，機(jī)體存在不同類型的感覺神經(jīng)纖維，能對(duì)不同刺激作出反應(yīng)，例如對(duì)疼痛和非疼痛觸摸的反應(yīng)，二人因此獲得了 1944 年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。隨后，科學(xué)家證明神經(jīng)細(xì)胞已經(jīng)高度特化，以檢測(cè)和轉(zhuǎn)導(dǎo)不同類型的刺激，這令我們能夠?qū)χ車沫h(huán)境進(jìn)行細(xì)微的感知。例如，我們能夠通過指尖感受表面紋理差異，也能辨別令人愉悅的溫暖和令人痛苦的灼燒。
在戴維·朱利葉斯和阿爾代姆·帕塔普蒂安的發(fā)現(xiàn)之前，我們對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)如何感知和詮釋環(huán)境信息的理解中包含一個(gè)尚未解決的基本問題：溫度和機(jī)械刺激如何在神經(jīng)系統(tǒng)中被轉(zhuǎn)化為電脈沖？
“熱”的科學(xué)
在 20 世紀(jì) 90 年代后期，美國(guó)加利福尼亞大學(xué)舊金山分校的戴維·朱利葉斯在對(duì)化合物辣椒素（capsaicin）如何引發(fā)接觸辣椒時(shí)的灼燒感的分析中，看到了勝利的曙光。彼時(shí)我們已知辣椒素可以激活引起疼痛感受的神經(jīng)細(xì)胞，但這種化學(xué)物質(zhì)具體如何起到這個(gè)作用，仍是未解之謎。朱利葉斯和同事創(chuàng)建了一個(gè)包含數(shù)百萬(wàn)個(gè) DNA 片段的文庫(kù)，這些片段對(duì)應(yīng)感覺神經(jīng)元表達(dá)的基因，它們可以對(duì)疼痛、熱和觸覺做出反應(yīng)。 
朱利葉斯和同事假定這個(gè) DNA 庫(kù)中包含了編碼與辣椒素反應(yīng)的蛋白質(zhì)的 DNA 片段。他們?cè)谝话悴粚?duì)辣椒素起反應(yīng)的體外培養(yǎng)細(xì)胞中，將上述 DNA 文庫(kù)的基因單獨(dú)表達(dá)了出來(lái)。經(jīng)過大量的工作和艱苦的搜索，他們確定了一個(gè)能夠使細(xì)胞對(duì)辣椒素敏感的基因——機(jī)體感受辣椒素的基因被發(fā)現(xiàn)了！進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明，他們找到的這個(gè)基因編碼了一種新的離子通道蛋白，這一辣椒素受體后來(lái)被命名為 TRPV1。當(dāng)朱利葉斯探索這種蛋白質(zhì)對(duì)熱的反應(yīng)能力時(shí)，他意識(shí)到這是一種熱敏受體，它能在令人感到疼痛的溫度下被激活。
TRPV1 的發(fā)現(xiàn)是一項(xiàng)重大突破，這為揭開其他溫度感應(yīng)感受器開辟了道路。戴維·朱利葉斯和阿爾代姆·帕塔普蒂安各自獨(dú)立地使用化合物薄荷醇（menthol）鑒定出 TRPM8——一種被證明會(huì)被寒冷激活的感受器。隨后，人們發(fā)現(xiàn)了能被一系列不同溫度激活的、與 TRPV1 和 TRPM8 相關(guān)的其他離子通道。許多實(shí)驗(yàn)室開展了相關(guān)的研究項(xiàng)目，他們利用沒有這些新基因的基因工程小鼠來(lái)研究這些通道在熱感覺中的作用。而正是戴維·朱利葉斯對(duì) TRPV1 的發(fā)現(xiàn)，使我們得以了解不同溫度在神經(jīng)系統(tǒng)中誘發(fā)電信號(hào)的機(jī)制。
“壓力”研究
當(dāng)人體感知溫度的機(jī)制被不斷揭開時(shí)，科學(xué)界仍不清楚人體將機(jī)械刺激轉(zhuǎn)化為觸壓覺的機(jī)制。此前，研究人員曾在細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)了能感知機(jī)械力的受體，但脊椎動(dòng)物的觸覺機(jī)制仍然未知。在位于美國(guó)加利福尼亞州拉霍亞的斯克里普斯研究所，阿爾代姆·帕塔普蒂安希望能鑒定出人體中尚未被發(fā)現(xiàn)的、能被機(jī)械刺激激活的感受器。
帕塔普蒂安與合作者們首先鑒定出了一種細(xì)胞系，當(dāng)用微量移液頭戳中單個(gè)細(xì)胞時(shí)，它們都會(huì)發(fā)出一個(gè)可測(cè)量的電信號(hào)。他們首先假設(shè)被機(jī)械力激活的感受器是一種離子通道受體，隨后識(shí)別出編碼該感受器的 72 個(gè)候選基因。他們通過將細(xì)胞中這些基因一一沉默，以尋找在這個(gè)細(xì)胞系中負(fù)責(zé)感知機(jī)械力的基因。經(jīng)過一段艱苦的研究過程，帕塔普蒂安和同事們成功地確定了一個(gè)基因，當(dāng)它被沉默之后，細(xì)胞對(duì)微量移液頭的戳刺不再敏感。自此，他們發(fā)現(xiàn)了一種全新的、對(duì)機(jī)械力敏感的離子通道，并以希臘語(yǔ)中表示“壓力”的詞匯，將其命名為 Piezo1。他們還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)與 Piezo1 相似的基因，并將其命名為 Piezo2，它在感覺神經(jīng)元中處于高表達(dá)水平。通過進(jìn)一步研究，他們證實(shí) Piezo1 和 Piezo2 是離子通道感受器，對(duì)細(xì)胞膜施加壓力可直接激活這兩種感受器。
基于這些突破性研究，帕塔普蒂安團(tuán)隊(duì)以及其他研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表了一系列論文，證明 Piezo2 離子通道對(duì)觸覺至關(guān)重要。相關(guān)研究還證明，Piezo2 在感知身體位置和運(yùn)動(dòng)（也稱為本體感覺）中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。此外，機(jī)械力感知蛋白（離子通道） Piezo1 和  Piezo2 已被證明參與調(diào)控血壓、呼吸和排尿等其他重要的生理過程。
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你怎么知道要尿了？其實(shí)有這個(gè)想法并不簡(jiǎn)單。。。
塑造感覺
今年諾貝爾獎(jiǎng)獲得者關(guān)于 TRPV1、TRPM8 和 Piezo 通道家族的突破性發(fā)現(xiàn)，使我們理解了冷、熱、機(jī)械作用力如何觸發(fā)神經(jīng)沖動(dòng)，以及人類感知并適應(yīng)外界刺激的機(jī)制。TRP 通道家族正是我們溫度感知能力的核心。Piezo2 離子通道則賦予了我們觸覺，以及獲得本體感覺的能力。人體還有大量其他生理功能賴于 TRP 和 Piezo 通道家族，它們均建立在機(jī)體對(duì)溫度和機(jī)械作用力等其他刺激的感受之上。基于今年獲諾貝爾獎(jiǎng)的發(fā)現(xiàn)還有眾多研究正在進(jìn)行之中，研究者正致力于闡明它們?cè)诟鞣N生理過程中的功能。這些知識(shí)將大范圍應(yīng)用在開發(fā)眾多疾病療法的過程中。
相關(guān)報(bào)道：解讀2021諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)：神經(jīng)系統(tǒng)如何感知溫度和壓力
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)新浪科技：2021年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)揭曉：David Julius和Ardem Patapoutian兩人獲獎(jiǎng)，獲獎(jiǎng)理由：發(fā)現(xiàn)溫度和觸覺感受器。人體對(duì)熱、冷和觸覺的感知能力對(duì)我們的生存至關(guān)重要，并且支撐著我們與周圍世界的互動(dòng)。在日常生活中，我們常認(rèn)為這些感覺是理所當(dāng)然的，但與此相關(guān)的神經(jīng)沖動(dòng)是如何產(chǎn)生，從而使溫度和壓力可以被感知的呢？今年的兩位諾貝爾獎(jiǎng)得主解決了這個(gè)問題。
David Julius利用辣椒素（一種從辣椒中提取的刺激性化合物，能產(chǎn)生灼燒感）來(lái)識(shí)別皮膚神經(jīng)末梢上對(duì)熱做出反應(yīng)的感受器。Ardem Patapoutian利用壓力敏感細(xì)胞發(fā)現(xiàn)了一種對(duì)皮膚和內(nèi)部器官的機(jī)械刺激作出反應(yīng)的新型感受器。這些突破性的發(fā)現(xiàn)促進(jìn)了科學(xué)界展開大量的研究活動(dòng)，使我們對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)如何感知熱、冷和機(jī)械刺激的了解更加深入。兩位獲獎(jiǎng)?wù)咧赋觯?dāng)我們嘗試?yán)斫飧泄倥c環(huán)境之間復(fù)雜的相互作用時(shí)，有些關(guān)鍵的環(huán)節(jié)被忽視了。
我們是如何感知世界的？
我們是如何感知身邊環(huán)境的？這是人類面臨的最大的謎團(tuán)之一。數(shù)千年來(lái)，我們的感覺機(jī)制一直令人們好奇不已。例如，眼睛是如何探測(cè)到光線的？聲波是如何影響內(nèi)耳的？不同的化學(xué)物質(zhì)又是如何與我們口鼻中的感受器發(fā)生相互作用、從而產(chǎn)生嗅覺和味覺的？除此之外，我們還有其它感知身邊世界的方式。想象一下在炎熱的夏天光腳走過草坪時(shí)的感覺。你可以感受到太陽(yáng)的熱度、微風(fēng)的吹拂、以及腳下的每一片草葉。這些對(duì)溫度、觸覺和動(dòng)作的感知對(duì)我們不斷適應(yīng)周邊環(huán)境的能力至關(guān)重要。
17世紀(jì)，哲學(xué)家笛卡爾提出，我們的各部分皮膚可能是通過某種“細(xì)線”與大腦相連的。假如腳碰到了火苗，就會(huì)通過這種方式向大腦發(fā)送一個(gè)機(jī)械信號(hào)。科學(xué)家后來(lái)發(fā)現(xiàn)，具有特定功能的感覺神經(jīng)元可以察覺到環(huán)境中的變化。1944年，Joseph Erlanger和Herbert Gasser因發(fā)現(xiàn)可以對(duì)不同刺激做出反應(yīng)的感覺神經(jīng)纖維（如會(huì)產(chǎn)生痛覺的觸碰和不會(huì)產(chǎn)生痛覺的觸碰）而獲得了諾貝爾生理學(xué)獎(jiǎng)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。自此之后，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)細(xì)胞在探測(cè)和傳導(dǎo)不同類型的刺激時(shí)的分工高度分化，使我們可以精確感知周圍環(huán)境。例如，我們可以通過指尖感受出不同表面質(zhì)感的區(qū)別，還可以分辨出令人舒適的溫暖和痛苦難忍的高溫。
在David Julius和 Ardem Patapoutian做出此次發(fā)現(xiàn)之前，神經(jīng)系統(tǒng)感知和解讀周邊環(huán)境的方式對(duì)我們而言一直是個(gè)未解之謎：溫度和力學(xué)刺激究竟是如何轉(zhuǎn)化為神經(jīng)系統(tǒng)的電脈沖的？
熱的科學(xué)研究！
二十世紀(jì)年代后期，美國(guó)加州大學(xué)舊金山分校的David Julius通過分析化合物辣椒素如何引起我們接觸辣椒時(shí)的灼燒感，看到了重大進(jìn)步的可能性。人們已經(jīng)知道，辣椒素可以激活引起疼痛感的神經(jīng)細(xì)胞，但是這種化學(xué)物質(zhì)如何真正發(fā)揮該功能仍是一個(gè)未解之謎。Julius和他的同事創(chuàng)建了一個(gè)包含數(shù)百萬(wàn)個(gè)DNA片段的庫(kù)，對(duì)應(yīng)于在感覺神經(jīng)元中表達(dá)的基因，這些基因可以回應(yīng)疼痛、熱和觸摸。Julius和他的同事假設(shè)，該DNA片段庫(kù)或可包含可編碼能夠與辣椒素反應(yīng)的蛋白質(zhì)的DNA片段。在通常不與辣椒素反應(yīng)的培養(yǎng)細(xì)胞中，他們表達(dá)了來(lái)自該合集的個(gè)別基因。經(jīng)過艱苦的搜索之后，他們確定了一個(gè)能夠使細(xì)胞對(duì)辣椒素敏感的基因。感應(yīng)辣椒素的基因終于被發(fā)現(xiàn)！進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明，鑒定出的基因編碼了一個(gè)新的離子通道蛋白，這個(gè)新發(fā)現(xiàn)的辣椒素受體后來(lái)被命名為TRP1。當(dāng)Julius研究蛋白質(zhì)對(duì)熱的反應(yīng)能力時(shí)，他意識(shí)到，他發(fā)現(xiàn)了一個(gè)熱敏受體，該受體會(huì)在高溫導(dǎo)致疼痛的時(shí)候被激活。
TRPV1的發(fā)現(xiàn)是一項(xiàng)重大突破，為揭開其他溫度感應(yīng)受體開辟了道路。David Julius和Ardem Patapoutian兩人各自獨(dú)立地使用化學(xué)物薄荷醇找到了一種被證明會(huì)因寒冷而激活的受體TRPM8。與TRPV1和TRPM8相關(guān)的其他離子通道陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)，并由一系列不同的溫度激活。許多實(shí)驗(yàn)室開始開展研究項(xiàng)目，通過使用經(jīng)基因操作后缺乏這些新發(fā)現(xiàn)基因的小鼠，來(lái)研究這些離子通道在熱感覺中發(fā)揮的作用。David Julius對(duì)TRPV1的發(fā)現(xiàn)是一項(xiàng)突破，讓我們能夠了解溫度差異如何在神經(jīng)系統(tǒng)中誘導(dǎo)電信號(hào)。
對(duì)壓力感知的研究
盡管對(duì)溫度感覺機(jī)制的研究正逐步推進(jìn)，但科學(xué)家機(jī)械刺激如何轉(zhuǎn)化為我們的觸覺和壓力感仍不清楚。此前，研究人員在細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)了機(jī)械刺激的感受器，但在脊椎動(dòng)物中，觸覺的潛在機(jī)制仍不清楚。Ardem Patapoutian在美國(guó)加州的斯克里普斯研究中心工作，他希望找出人體內(nèi)由機(jī)械刺激激活的神秘受體。
Patapoutian和他的同事首先發(fā)現(xiàn)了一種細(xì)胞系，當(dāng)單個(gè)細(xì)胞被微管戳到時(shí)，它會(huì)發(fā)出可測(cè)量的電信號(hào)。他們假設(shè)這種感受機(jī)械刺激的受體是一個(gè)離子通道，并在下一步研究中鑒定了72個(gè)編碼可能受體的候選基因。這些基因被逐個(gè)滅活，從而在被研究的細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了負(fù)責(zé)感受機(jī)械刺激的基因。經(jīng)過艱苦的研究，Patapoutian和同事們成功地識(shí)別出了一個(gè)基因，該基因的沉默使細(xì)胞對(duì)微管的刺激不敏感。人們發(fā)現(xiàn)了一種全新的、完全未知的機(jī)械敏感離子通道，并將其命名為“Piezo1”（這個(gè)詞來(lái)源于希臘語(yǔ)中的piesi，即“壓力”）。通過研究與Piezo1相似的基因，人們發(fā)現(xiàn)了第二種基因，并將其命名為“Piezo2”。感覺神經(jīng)元表達(dá)了高水平的Piezo2基因，而進(jìn)一步的研究證實(shí)，Piezo1和Piezo2是通過對(duì)細(xì)胞膜施加壓力直接激活的離子通道（圖3）。
Patapoutian的這項(xiàng)突破為他和其他團(tuán)隊(duì)帶來(lái)了一系列重要論文，證明了 Piezo2離子通道對(duì)觸覺至關(guān)重要。此外， Piezo2也被證明在身體位置和運(yùn)動(dòng)感知，即本體感受中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。在進(jìn)一步的研究中， Piezo1和 Piezo2離子通道被證明可以調(diào)節(jié)其他重要的生理過程，包括血壓、呼吸和膀胱控制等。
全都說(shuō)得“通”了！
今年諾貝爾獎(jiǎng)得主發(fā)現(xiàn)的TRPV1、TRPM8與Piezo通道讓我們得以理解高溫、寒冷和機(jī)械力是如何激活神經(jīng)脈沖、從而幫助我們感知和適應(yīng)身邊世界的。TRP通道對(duì)我們的溫度感知能力至關(guān)重要。Piezo2通道則使我們具備了感受觸覺、以及感知各個(gè)身體部位位置及動(dòng)作的能力。除此之外，TRP和Piezo通道還對(duì)多種依賴溫度或力刺激的生理功能起到了重大作用。在本次諾獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)研究的基礎(chǔ)上，還有大量研究工作正在開展，致力于弄清這些通道在各種生理過程中發(fā)揮的功能。科學(xué)家正在利用這些研究成果研發(fā)針對(duì)多種疾病的新療法，包括慢性疼痛等等。
過去6年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主名單：
2020年——美英三位科學(xué)家Harvey J。 Alter、Michael Houghton、Charles M。 Rice獲獎(jiǎng)，獲獎(jiǎng)理由是“發(fā)現(xiàn)丙型肝炎病毒”。
2019年——美英三位科學(xué)家William G。 Kaelin Jr、Peter J。 Ratcliffe和Gregg L。 Semenza獲獎(jiǎng)，獲獎(jiǎng)理由是“發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞如何感知和適應(yīng)氧氣的可用性”。
2018年——美國(guó)科學(xué)家James P。 Allision和日本科學(xué)家Tasuku Honjo獲獎(jiǎng)，獲獎(jiǎng)理由是“發(fā)現(xiàn)了抑制負(fù)面免疫調(diào)節(jié)的癌癥療法”。
2017年——三位美國(guó)科學(xué)家Jeffrey C。 Hall、Michael Rosbash和Michael W。 Young獲獎(jiǎng)，獲獎(jiǎng)理由是“發(fā)現(xiàn)了調(diào)控晝夜節(jié)律的分子機(jī)制”。
2016年——日本科學(xué)家Yoshinori Ohsumi獲獎(jiǎng)，獲獎(jiǎng)理由是“發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞自噬機(jī)制。”
2015年——中國(guó)科學(xué)家屠呦呦獲獎(jiǎng)，獲獎(jiǎng)理由是“有關(guān)瘧疾新療法的發(fā)現(xiàn)”；另外兩位獲獎(jiǎng)科學(xué)家為愛爾蘭的William C。 Campbell和日本的Satoshi Omura，獲獎(jiǎng)理由是“有關(guān)蛔蟲寄生蟲感染新療法的發(fā)現(xiàn)”。
諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)小知識(shí)：
——從1901年到2020年，諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)共頒發(fā)了111次。未頒發(fā)的9年分別是1915、1916、1917、1918、1921、1925、1940、1941、1942年。
——111次頒獎(jiǎng)中，39次為單人獲獎(jiǎng)，33次為2人共享，39次為3人共享。
——從1901年至2020年，共222人獲獎(jiǎng)。
——最年輕的獲獎(jiǎng)?wù)呤羌幽么罂茖W(xué)家Frederick G。 Banting，1923年因“發(fā)現(xiàn)胰島素”獲獎(jiǎng)，時(shí)年32歲。
——最年長(zhǎng)的獲獎(jiǎng)?wù)呤敲绹?guó)科學(xué)家Peyton Rous，1966年因“發(fā)現(xiàn)腫瘤誘導(dǎo)病毒”獲獎(jiǎng)，時(shí)年87歲。
——222位諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主中，有12位是女性。分別是1947年的Gerty Cori，1977年的Rosalyn Yalow，1983年的Barbara McClintock，1986年的Rita Levi-Montalcini，1988年的Gertrude B。 Elion，1995年的Christiane Nüsslein-Volhard，2004年的Linda B。 Buck，2008年的Françoise Barré-Sinoussi，2009年的Elizabeth H。 Blackburn和Carol W。 Greider，2014年的May-Britt Moser，以及2015年的屠呦呦。

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