Τα μυστικά της αφής {LF}τούς χάρισαν το Νομπέλ

Σε δύο αμερικανούς ερευνητές απονεμήθηκε το Νομπέλ Ιατρικής 2021 για την εργασία τους που ξεκλείδωσε τα μυστικά της αίσθησης της αφής. Ο καθηγητής Ντέιβιντ Τζούλιους από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Σαν Φρανσίσκο και ο καθηγητής Αρντέμ Παταπουτιάν, νευροεπιστήμονας στο ερευνητικό κέντρο Scripps στη Λα Χόγια της Καλιφόρνια, τιμήθηκαν για την ανακάλυψη των αισθητήρων στο δέρμα που αντιδρούν στη ζέστη, στο κρύο και στην αφή – γεγονός που τους αναδεικνύει ως ιδιαίτερα σημαντικούς για την επιβίωση. Η εργασία τους ανοίγει τον δρόμο για ένα ευρύ φάσμα νέων ιατρικών θεραπειών για σημαντικά προβλήματα όπως ο χρόνιος πόνος.

Με τις ανακαλύψεις τους οι δύο επιστήμονες κατάφεραν να εξηγήσουν με ποιον τρόπο η θερμότητα, το κρύο και η αφή μπορούν να ενεργοποιήσουν τα σήματα στο νευρικό μας σύστημα μέσω των οποίων αισθανόμαστε, ερμηνεύουμε και αλληλεπιδρούμε με το εσωτερικό και εξωτερικό μας περιβάλλον. Το βραβείο που ανακοίνωσε χθες η Βασιλική Ακαδημία Επιστημών της Σουηδίας  συνοδεύεται και από χρηματικό έπαθλο 10 εκατ. κορονών Σουηδίας (περίπου 985.000 ευρώ).

Ο καθηγητής Αμπντέλ ελ Μανίρα, νευροεπιστήμονας στο Ινστιτούτο Καρολίνσκα και μέλος της επιτροπής απονομής των Νομπέλ, δήλωσε ότι χωρίς τους συγκεκριμένους υποδοχείς δεν θα ήμασταν ικανοί να αισθανθούμε τον κόσμο μας, την ανάγκη να τραβήξουμε το χέρι μας από τη φωτιά ή ακόμα και να σταθούμε όρθιοι. Οι ανακαλύψεις, τόνισε, «έχουν αλλάξει σημαντικά την άποψή μας για το πώς αισθανόμαστε τον κόσμο γύρω μας».

«Στη διάρκεια του τελευταίου έτους, λόγω των κοινωνικών αποστάσεων που έπρεπε να τηρήσουμε στο πλαίσιο των μέτρων αντιμετώπισης της πανδημίας, χάσαμε την αίσθηση της αφής, την αίσθηση της ζεστασιάς που προσφέρουμε ο ένας στον άλλον στη διάρκεια μιας αγκαλιάς» πρόσθεσε. «Στη διάρκεια μιας αγκαλιάς, αυτοί οι υποδοχείς είναι που μας δίνουν την αίσθηση της ζεστασιάς, την εγγύτητα με τον άλλον».

Μέσα από πειράματα που ξεκίνησαν τη δεκαετία του 1990, οι επιστήμονες κατέληξαν στο πώς ενεργοποιούνται νευρικές ώσεις στο δέρμα, έτσι ώστε να γίνονται αντιληπτές η θερμοκρασία και η πίεση. Ο Τζούλιους  στράφηκε στην καψαϊκίνη, το συστατικό που κάνει τις καυτερές πιπεριές να προκαλούν κάψιμο, για να εντοπίσει αισθητήρες στις νευρικές απολήξεις του δέρματος που ανταποκρίνονται στη θερμότητα. Ο Παταπουτιάν μελέτησε κύτταρα ευαίσθητα στην πίεση και ανακάλυψε και άλλους υποδοχείς που ανταποκρίνονται στο σπρώξιμο και την πρόκληση.

Η πρώτη σημαντική ανακάλυψη ήρθε όταν ο Τζούλιους και οι συνεργάτες του δημιούργησαν μια βιβλιοθήκη εκατομμυρίων μερών DNA που αντιστοιχούσαν σε γονίδια στα αισθητήρια νευρικά κύτταρα. Μέσα από μια επίπονη προσπάθεια που περιελάμβανε την προσθήκη των γονιδίων ένα προς ένα στα κύτταρα τα οποία κανονικά δεν αντιδρούν στην καψαϊκίνη, εντόπισαν τελικά ένα μόνο γονίδιο που έκανε τα κύτταρα να ανταποκριθούν στην καυτερή ουσία. Το γονίδιο επέτρεψε στα κύτταρα να δημιουργήσουν μια πρωτεΐνη που ονομάζεται TRPV1, η οποία αποδείχθηκε ότι ανταποκρίνεται στη θερμότητα η οποία θεωρείται επώδυνη.

Δουλεύοντας ανεξάρτητα ο ένας από τον άλλον, ο Τζούλιους και ο Παταπουτιάν συνέχισαν να χρησιμοποιούν μενθόλη για να ανακαλύψουν έναν υποδοχέα για την αίσθηση του κρύου, που ονομάζεται TRPM8, και μια σειρά από άλλους που ενεργοποιούνται από μια σειρά διαφορετικών θερμοκρασιών.

Μετά τις επιτυχίες τους, ο Παταπουτιάν και οι συνεργάτες του στράφηκαν στο να κατανοήσουν πώς τα κύτταρα ανταποκρίνονται στην αφή. Μέσα από πιο περίπλοκα πειράματα σε 72 γονίδια εντόπισαν ένα που επέτρεψε στα κύτταρα να ανταποκριθούν – με ένα μικρό ηλεκτρικό σήμα – όταν δεχθούν ώση.

Το γονίδιο εμπεριέχει τα σχέδια για έναν υποδοχέα που οι επιστήμονες ονόμασαν Piezo1, από την ελληνική λέξη για την «πίεση». Αμέσως μετά εντόπισαν έναν παρόμοιο υποδοχέα ευαίσθητο στην αφή, τον Piezo2, ο οποίος έχει έναν κρίσιμο δεύτερο ρόλο στην ανίχνευση της θέσης του σώματος και της κίνησής του.

Τα μόρια που «διαβάζουν» το κρύο και τη ζέστη
Ο καθηγητής Πάτρικ Χάγκαρντ στο Ινστιτούτο Γνωσιακής Νευροεπιστήμης του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια δήλωσε: «Ο Τζούλιους και ο Παταπουτιάν έδειξαν με όμορφες μηχανιστικές λεπτομέρειες πώς λειτουργεί όλο το φάσμα των διαφορετικών σωματικών αισθήσεων. Η έρευνά τους αποκαλύπτει περίτρανα πώς οι διαφορετικές αισθητηριακές ιδιότητες που βιώνουμε καθημερινά, όπως η θερμοκρασία και το άγγιγμα, αντιστοιχούν σε ένα συγκεκριμένο μεμονωμένο μόριο ή σε ένα σύνολο μορίων που είναι ενσωματωμένα στις μεμβράνες των αισθητηριακών νευρώνων οι οποίοι βρίσκονται σε όλο το σώμα. Το έργο τους σχετικά με τις αισθήσεις που έχουν να κάνουν με τη θερμοκρασία είναι εντυπωσιακό. Η θερμοκρασία αποτελεί ενιαίο φυσικό συνεχές, αλλά το βιώνουμε μέσω δύο διαφορετικών αισθητηριακών συστημάτων, ένα για τη ζέστη και ένα για το κρύο – το καθένα εξαρτάται από ένα ξεχωριστό μόριο». Και κατέληξε: «Η ιδέα ότι η αίσθηση του κρύου έρχεται, τελικά, από την παρουσία του μορίου TRPM8 είναι απλώς συναρπαστική: αυτοί οι δύο επιστήμονες έφθασαν στο πιο κοντινό σημείο που έχουμε καταλήξει μέχρι σήμερα σε μια πραγματικά μηχανιστική κατανόηση των συνειδητών μας εμπειριών».
Το βραβείο Νομπέλ Φυσικής 2021 ανακοινώνεται σήμερα και στη συνέχεια, την Τετάρτη, το Νομπέλ Χημείας.