Nobel de Medicina, David Julius y Ardem Patapoutiani por receptores de temperatura y tacto

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

El Instituto Karoliska ha anunciado que el estadounidense David Julius y el libanés Ardem Patapotiani recibirán a partes iguales el Premio Nobel de Medicina o Fisiología. Ambos han desarrollado su carrera científica en EE.UU. y, según la Fundación Nobel, sus trabajos han sido un punto de partida ineludible para otros investigadores y fundamentales para comprender cómo percibimos el entorno.
David Julius y Ardem Patapoutian, Premios Nobel de Medicina o Fisiología 2021 Ed. Ill. Niklas Elmehed © Nobel Prize

Concretamente, David Julius identificó los sensores de temperatura presentes en las terminaciones nerviosas de la piel y describió su mecanismo. Ardem Patapoutian hizo lo mismo con respecto a la presión, identificando en el sensor de contacto tanto en la piel como en los órganos internos y clarificando su funcionamiento.

Receptor de calor a partir de la capsaicina

David Julius basó su investigación en la capsaicina, una sustancia que dota de minuciosidad a los pimientos picantes. Era conocido que esta sustancia estimula los nervios y produce una sensación de dolor, pero no sabían por qué mecanismo se produce.

Para responder a ello, Julius y sus acompañantes crearon una colección de millones de fragmentos de ADN con genes representados en neuronas sensoriales al dolor, al calor y al tacto. Julius propuso la hipótesis de que la colección tendría un trozo de ADN que codificaría la proteína capaz de reaccionar a la capsaicina.

Los genes fueron expresados individualmente en células que normalmente no reaccionan con la capsaicina, y finalmente lograron identificar qué gen es capaz de reaccionar a la célula con la capsaicina. A partir de ahí se identificó el receptor de la capsaicina, que se denominó TRPV1. Estudiando la reacción de esta proteína respecto al calor, observaron que se activa con temperaturas consideradas dolorosas.

El descubrimiento del TRPV1 supuso un gran avance, lo que supuso una mayor identificación de sensores de temperatura. Tanto David Julius como Ardem Patapoutian, por separado, utilizaron el mentol para identificar el TRPM8, un receptor activado por el frío.

Posteriormente se han encontrado más canales de iones relacionados con los receptores TRPV1 y TRPM8 que se activan a diferentes temperaturas. Así, a partir del hallazgo de Julius, se ha podido entender cómo influye la temperatura en el sistema nervioso.

Tacto y presión

En las bacterias ya tenían identificados los sensores mecánicos, mientras que en los vertebrados aún no se conocía el mecanismo del tacto. El objetivo de Ardem Patapoutian fue aclararlo.

En un principio, Patapoutian y sus compañeros identificaron una línea celular que al tocar con una micropipeta producía una señal eléctrica. Pensaron que el receptor que se activaba con esta fuerza mecánica sería un canal de iones. En el siguiente paso se identificaron 72 genes candidatos que podían codificar el receptor. Estos candidatos, desactivados uno a uno, identificaron lo que respondía al estímulo mecánico.

Sin este gen, las células no reaccionaban al tocar con micropipeta. Así descubrieron el canal de iones que reaccionaba con el tacto, que se denominó Piezo1. A continuación se identificó otro gen muy parecido al mismo: Piezo2. Ambos demostraron ser clave en la reacción a la presión de las membranas celulares.

Posteriormente, se demostró que Piezo2 desempeña un papel fundamental en la percepción de la posición y el movimiento del propio cuerpo, es decir, en la propiocepción. Y más adelante se ha visto que los canales Piezo1 y Piezo2 regulan importantes procesos fisiológicos como la presión arterial, la respiración y el control de la vejiga.

Así, la Fundación Nobel ha destacado que los trabajos premiados este año han sido fundamentales para comprender muchos procesos fisiológicos. Asimismo, este conocimiento está siendo utilizado para el desarrollo de tratamientos de todo tipo de enfermedades, incluido el dolor crónico.