Nobel de Medicina, David Julius i Ardem Patapoutiani per receptors de temperatura i tacte

2021/10/04 Galarraga Aiestaran, Ana - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

L'Institut Karoliska ha anunciat que l'estatunidenc David Julius i el libanès Ardem Patapotiani rebran a parts iguals el Premi Nobel de Medicina o Fisiologia. Tots dos han desenvolupat la seva carrera científica als EUA i, segons la Fundació Nobel, els seus treballs han estat un punt de partida ineludible per a altres investigadors i fonamentals per a comprendre com percebem l'entorn.
David Julius i Ardem Patapoutian, Premis Nobel de Medicina o Fisiologia 2021 Ed. Ill. Niklas Elmehed © Nobel Prize

Concretament, David Julius va identificar els sensors de temperatura presents en les terminacions nervioses de la pell i va descriure el seu mecanisme. Ardem Patapoutian va fer el mateix respecte a la pressió, identificant en el sensor de contacte tant en la pell com en els òrgans interns i aclarint el seu funcionament.

Receptor de calor a partir de la capsaicina

David Julius va basar la seva recerca en la capsaicina, una substància que dota de minuciositat als pebrots picants. Era conegut que aquesta substància estimula els nervis i produeix una sensació de dolor, però no sabien per què mecanisme es produeix.

Per a respondre a això, Julius i els seus acompanyants van crear una col·lecció de milions de fragments d'ADN amb gens representats en neurones sensorials al dolor, a la calor i al tacte. Julius va proposar la hipòtesi que la col·lecció tindria un tros d'ADN que codificaria la proteïna capaç de reaccionar a la capsaicina.

Els gens van ser expressats individualment en cèl·lules que normalment no reaccionen amb la capsaicina, i finalment van aconseguir identificar quin gen és capaç de reaccionar a la cèl·lula amb la capsaicina. A partir d'aquí es va identificar el receptor de la capsaicina, que es va denominar TRPV1. Estudiant la reacció d'aquesta proteïna respecte a la calor, van observar que s'activa amb temperatures considerades doloroses.

El descobriment del TRPV1 va suposar un gran avanç, la qual cosa va suposar una major identificació de sensors de temperatura. Tant David Julius com Ardem Patapoutian, per separat, van utilitzar el mentol per a identificar el TRPM8, un receptor activat pel fred.

Posteriorment s'han trobat més canals d'ions relacionats amb els receptors TRPV1 i TRPM8 que s'activen a diferents temperatures. Així, a partir de la troballa de Julius, s'ha pogut entendre com influeix la temperatura en el sistema nerviós.

Tacte i pressió

En els bacteris ja tenien identificats els sensors mecànics, mentre que en els vertebrats encara no es coneixia el mecanisme del tacte. L'objectiu d'Ardem Patapoutian va ser aclarir-lo.

Al principi, Patapoutian i els seus companys van identificar una línia cel·lular que en tocar amb una micropipeta produïa un senyal elèctric. Van pensar que el receptor que s'activava amb aquesta força mecànica seria un canal d'ions. En el següent pas es van identificar 72 gens candidats que podien codificar el receptor. Aquests candidats, desactivats un a un, van identificar el que responia a l'estímul mecànic.

Sense aquest gen, les cèl·lules no reaccionaven en tocar amb micropipeta. Així van descobrir el canal d'ions que reaccionava amb el tacte, que es va denominar Piezo1. A continuació es va identificar un altre gen molt semblant a aquest: Piezo2. Tots dos van demostrar ser clau en la reacció a la pressió de les membranes cel·lulars.

Posteriorment, es va demostrar que Piezo2 exerceix un paper fonamental en la percepció de la posició i el moviment del propi cos, és a dir, en la propiocepció. I més endavant s'ha vist que els canals Piezo1 i Piezo2 regulen importants processos fisiològics com la pressió arterial, la respiració i el control de la bufeta.

Així, la Fundació Nobel ha destacat que els treballs premiats enguany han estat fonamentals per a comprendre molts processos fisiològics. Així mateix, aquest coneixement està sent utilitzat per al desenvolupament de tractaments de tota mena de malalties, inclòs el dolor crònic.