اخبار علمی, مطالب
کشف نحوه احساس دما و لمس: برنده جایزه نوبل پزشکی 2021
David Julius از دانشگاه کالیفرنیا، سانفرانسیسکو و Ardem Patapoutian از موسسه تحقیقاتی Scripps در La Jolla کالیفرنیا، به دلیل تحقیقات خود در رابطه با شناسایی حسگرهای سلولهای عصبی که گرما، سرما و فشار را تشخیص میدهند، در 4 اکتبر جایزه نوبل را دریافت کردند.
برندگان موفق به کشف پروتئین‌هایی به نام گیرنده‌ها شدند که گرمای سوزان فلفل قرمز یا اجاق گاز داغ، احساس خنک شدن یا فشار ناشی از در آغوش گرفتن را به سیگنالهای عصبی قابل ارسال به مغز تبدیل میکند. این پروتئینها برای حس لامسه و احساس درد بسیار مهم و تاثیرگذار هستند.
طبق گفته Walter Koroshetz، مدیر انستیتوی ملی بیماریهای عصبی و سکته مغزی ایالات متحده در Bethesda، شناخت تحقیقات اساسی در مورد حس لامسه بسیار مهم است زیرا این یک عملکرد اساسی از سیستم عصبی است، اینکه ما چگونه به محیط اطرافمان واکنش نشان میدهیم.
Abdel El Manira ، عصب شناس و عضو مجمع نوبل موسسه کارولینسکا، که جایزه فیزیولوژی یا پزشکی را اعطا میکند، گفت که سنسورهای دما نسبت به خطر آتش سوزی یا سرمای شدید هشدار میدهند.
گیرنده‌های لمسی برای احساس اینکه کدام قسمتهای بدن ما در فضای بیرونی هستند بسیار مهم هستند. بدون آنها، ما نمیتوانیم بایستیم، ما نمیتوانیم محیط اطراف خود را لمس یا احساس کنیم. در سال گذشته، به دلیل همه گیری ویروس کرونا با یکدیگر فاصله اجتماعی داشتیم. حس لامسه را از دست داد‌یم، حس گرمی که از یکدیگر در هنگام آغوش گرفتن دریافت میکنیم.
Patapoutian میگوید: با وجود اهمیت این حس، لامسه شاید حسی است که مردم بیشتر آن را بدیهی میدانند.
Koroshetz گفت، دانشمندان سالها قبل از شروع کار Julius و Patapoutian به دنبال گیرنده‌های لمسی و دما بودند. او میگوید: همه میدانستند (گیرنده‌ها) آنجا هستند، اما هیچ کس نمیتوانست آنها را پیدا کند، سپس این دو برنده راه‌های هوشمندانه‌ای برای بررسی پروتئینهای گریزان ارائه کردند.
Julius، بیوشیمیست و فیزیولوژیست مولکولی و متولی موسسه پزشکی Howard Hughes ، از کپسایسین، ترکیبی که به فلفل قرمز گرما میدهد، استفاده کرد تا پروتئینهای گیرنده‌ای را کشف کند که به مردم اجازه میدهد سوختن حاصل از فلفل را احساس کنند. او در آن زمان نمیدانست که گیرنده TRPV1 نیز به گرما پاسخ میدهد. این کشف در مراحل بعد به دست آمد.
Julius میگوید: برخی از پیشرفتهای بزرگ در زمینه پزشکی با افرادی شروع شد که فقط کنجکاوی خود را دنبال میکردند، بدون اینکه از قبل بدانند که میتوانند روزی مفید واقع شوند.
پروتئین یک کانال یونی است، نوعی دروازه مولکولی که در غشای سلول قرار دارد و برای کنترل جریان اتم‌ها یا مولکولهای باردار به داخل یا خارج سلول باز یا بسته میشود. در این حالت، هنگامی که TRPV1 با کپسایسین یا گرما مواجه میشود، باز شده و اجازه میدهد یونهای کلسیم باردار وارد سلول شوند. ورود سیل آسای کلسیم باعث ایجاد سیگنالهای الکتریکی میشود که به مغز ارسال شده تا در مورد مواد سوزان هشدار دهد.
او گفت که تغییرات جزئی در شکل پروتئین به آن اجازه میدهد تا با مغز اطلاعات تفاوت‌های کوچکی که در دما ایجاد میشود را تفسیر کند، مانند حس کردن زمانی که یک اتاق چند درجه بیشتر از حد معمول گرم میشود که هنوز یک راز است و Julius امیدوار است آن را حل کند.
Julius از نعنا تازه برای برای کشف TRPM8، استفاده کرد. Patapoutian، عصب شناس و محقق موسسه پزشکی Howard Hughes، که به طور مستقل کار میکرد، همزمان این گیرنده را کشف کرد.
پس از حدود یک سال قرار دادن سلولهای عصبی در ظروف آزمایشگاهی، Patapoutian همچنین یک پروتئین گیرنده به نام PIEZO1 را کشف کرد که در پاسخ به فشار مکانیکی باز میشود. این پروتئین، که از کلمه یونانی به معنی فشار نامگذاری شده است و پروتئین دیگری به نام PIEZO2 به افراد اجازه میدهند تا لمس را احساس کنند.
PIEZO2 گیرنده سلولهای عصبی در پوست به نام سلولهای مرکل است که لمس و نوازش نور را احساس میکند. همچنین به اعصاب در ریه ها کمک میکند تا اندام‌ها بیش از حد متورم نشوند و برای عملکرد مثانه و روده مهم است. Koroshetz میگوید کودکانی که فاقد PIEZO2 هستند مشکلات تعادلی دارند و نمیتوانند اندام خود را در فضا احساس کنند. آنها باید نگاه کنند تا ببینند انگشتانشان کجا هستند وقتی دستشان را برای گرفتن چیزی دراز میکنند. حس فشار غیرطبیعی نیز ممکن است به گلوکوم و فشار خون بالا کمک کند. PIEZO1 همچنین در تنظیم سطح آهن در خون نقش دارد.
گیرنده‌های لامسه و دما نیز ممکن است در پردازش درد دخیل باشند. Gary Lewin میگوید که علیرغم پتانسیل توسعه دارو، شرکتهای دارویی برای توسعه درمانهای جدید با استفاده از این کانال‌ها تلاش کرده‌اند، آزمایشگاه او در مرکز پزشکی مولکولی ماکس دلبرک در برلین فیزیولوژی مولکولی احساس جسمی را مطالعه میکند.
این واقعیت یک مانع بزرگ دارد که داروهایی که TRPV1 را هدف قرار میدهند، گیرنده‌ای که در احساس گرما نقش دارد، باعث ایجاد تب می شوند. Lewin میگوید: دیگر گیرنده‌های نزدیک ممکن است امیدوار کننده‌تر باشند. هر دو کشف واقعاً زمینه تحقیقات درد را تقویت کردند، اما ما واقعاً در آغاز کار هستیم و نیاز به مطالعات بیشتر است. درمانهای مبتنی بر این گیرنده‌ها میتواند جایگزینی برای داروهای اعتیادآور درد مانند مواد مخدر ارائه دهد.
Patapoutian گفت: از آنجا که گیرنده‌های لمسی در بسیاری از فرایندهای بدن دخیل هستند، درمانهایی که برای آنها استفاده میشود باید موضعی باشند، مانند رساندن دارو به طور مستقیم به اندام آسیب دیده.
مترجم: غزل زارعی
