Giải Nobel y học năm 2021 đã được trao cho hai nhà khoa học người Mỹ. David Julius (65 tuổi) và Ardem Patapoutian (53 tuổi). Vì những phát hiện mang tính đột phá liên quan đến cơ chế phân tử của tế bào cảm giác.
Chuyên mục:
- 5 giác quan
- Giải Nobel Y học 2021 cho khám phá về xúc giác
- Protein TRPV1: protein nhạy cảm nhiệt
- Protein PIEZO2: protein nhận biết cảm giác chạm
5 giác quan
Quan điểm con người có năm giác quan ít nhất đã có từ thời Aristotle. Bốn trong số các giác quan là rõ ràng. Mỗi giác quan được liên kết với một cơ quan cụ thể: thị giác bằng mắt. Thính giác bằng tai, vị giác bằng lưỡi và khứu giác bằng mũi. Nhưng giác quan cổ điển thứ năm, xúc giác, được phân bố trên toàn bộ bề mặt cơ thể. Mặc dù nó đặc biệt tập trung ở các đầu ngón tay.
Giải Nobel Y học 2021 cho khám phá về xúc giác
Hơn nữa, xúc giác có nhiều cảm giác phân tán như vậy. Những cảm giác khác, được nhận thức một cách có ý thức, bao gồm đau, nóng và lạnh. Và khoa học hiện đại đã chỉ ra rằng còn có cảm giác khác nữa. Được nhận thức một cách vô thức, được gọi là cảm giác nhận cảm trong cơ thể. (Proprioception – cảm giác nhận thức vị trí của các chi và toàn bộ cơ thể trong không gian kể cả khi chúng ta nhắm mắt). Năm 2021, Hội đồng Nobel đã trao giải Nobel y học những người khám phá ra cơ chế phân tử của hai trong số các cảm giác phân tán này—nhiệt độ và kích thích cơ học.
Đó là David Julius của Đại học California, San Francisco và Ardem Patapoutian của Scripps Research, một viện y sinh ở San Diego. Tiến sĩ Julius đã thực hiện công việc tiên phong về nhiệt độ. Ông ấy và Tiến sĩ Patapoutian nghiên cứu độc lập. Sau đó, Tiến sĩ Patapoutian chuyển sang xem xét kích thích cơ học.
Protein TRPV1: protein nhạy cảm nhiệt
Tiến sĩ Julius chọn capsaicin để làm công cụ thí nghiệm. Đây là thành phần hoạt tính của ớt. Do một sự trùng hợp hóa học (như đã được giả định lúc bấy giờ và hiện nay đã được biết đến). Capsaicin phản ứng và do đó kích thích một trong những protein hấp thụ nhiệt của cơ thể. Tiến sĩ Julius bắt đầu khám phá xem loại protein này là gì. Để làm như vậy, ông đã tạo ra hàng triệu mảnh vật liệu di truyền cho các protein được biết là hoạt động trong các tế bào tiếp nhận nhiệt. Sau đó, ông đưa những đoạn này vào các tế bào khác. Để khuyến khích chúng sản xuất các đoạn protein liên quan. Sau khi hoàn thành, ông đã kiểm tra độ nhạy cảm với capsaicin của các tế bào đã được sửa đổi.
Các mảnh gây ra độ nhạy capsaicin là một phần của protein hiện được gọi là TRPV1. Đây là một loại protein được gọi là các kênh ion, đảm nhiệm nhiều công việc trong cơ thể. Đúng như dự đoán, TRPV1 hóa ra lại nhạy cảm với nhiệt độ. Khi nhiệt độ trên 43°C, một đường dẫn qua nó mở ra, cho phép ion canxi và natri đi qua. Tín hiệu hóa học đó kích thích một xung thần kinh báo cho não biết về sự thay đổi nhiệt độ.
TRPV1 hóa ra là một trong số các kênh ion nhạy cảm với nhiệt độ. Một số ghi nhận cảm giác nóng và một số ghi nhận cảm giác lạnh. Một trong những protein nhạy cảm với lạnh, TRPM8, được phát hiện đồng thời bởi Tiến sĩ Julius và Tiến sĩ Patapoutian.
Protein PIEZO2: protein nhận biết cảm giác chạm
Tiến sĩ Patapoutian sau đó tiếp tục xem xét cảm giác chạm. Sinh học phân tử đã tiến bộ hơn. Ông ấy có thể làm việc với toàn bộ protein, hay đúng hơn là các gen cho toàn bộ protein. Ông đã xác định được 72 protein như vậy biểu hiện trong một dòng tế bào nhạy cảm về mặt cơ học trông giống như các kênh ion nhạy cảm với cảm giác chạm. Ông đã thử nghiệm từng loại một, bằng cách làm im lặng các gen mã hóa chúng và chọc vào các tế bào thu được. 71 protein im lặng đầu tiên không có phản ứng. Nhưng protein thứ 72 đã được chứng minh là loại protein mà anh ấy đang tìm kiếm. Ông gọi protein đó là PIEZO1.
Trong tự nhiên, PIEZO1 không được tìm thấy trong tế bào thần kinh cảm giác. Mà là trong các cơ quan như bàng quang. Nơi nhạy cảm với áp lực cục bộ là rất quan trọng. Nhưng Tiến sĩ Patapoutian đã sớm phát hiện ra một kênh thứ hai. PIEZO2, thực sự được tìm thấy trong các đầu dây thần kinh. Chính protein này chịu trách nhiệm về giác quan chạm và giác quan nhận cảm trong cơ thể.
Với giải Nobel y học năm 2021, nhiều người dự đoán nó sẽ thuộc về những người phát minh ra công nghệ vắc-xin mRNA. Tuy nhiên, các ủy ban trao giải Nobel khác nhau làm việc theo những cách bí ẩn để thực hiện những điều kỳ diệu của họ.
