2021諾貝爾生理學或醫學獎》揭開人體感官與神經「放電」之謎!兩名美國學者共摘桂冠

2021-10-04 17:44

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2021年諾貝爾生理學或醫學獎得主(取自@NobelPrize/Twitter)

2021年諾貝爾生理學或醫學獎得主(取自@NobelPrize/Twitter)

2021年諾貝爾獎4日揭開序幕,打頭陣的生理學或醫學奬(簡稱醫學獎)得主在台灣時間下午5時30分出爐,由兩位美國學者朱利雅斯(David Julius)、帕塔普蒂安(Ardem Patapoutian)摘下桂冠,2人因研究「人體對溫度和觸覺的感受器」的開創性貢獻共獲殊榮,均分1000萬瑞典克朗(新台幣3330萬元)獎金。

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現年53歲的帕塔普蒂安出生於黎巴嫩,美國籍,也是歷來第一位亞美尼亞裔諾貝爾獎得主,他目前在加州斯克里普斯研究所(TSRI)擔任分子生物學和神經科學研究學者。現年65歲的朱利雅斯是加州大學舊金山分校(UCSF)教授,他的研究揭示了觸覺這一基本生物功能的機制,2010年獲得邵逸夫生命科學及醫學獎。

2021年諾貝爾生理學或醫學獎得主朱利雅斯(David Julius)、帕塔普蒂安(Ardem Patapoutian)。(AP)
2021年諾貝爾生理學或醫學獎得主朱利雅斯(David Julius)、帕塔普蒂安(Ardem Patapoutian)。(AP)

發覺冷和熱與它們如何帶來痛感,給予世界什麼貢獻?

人體對熱、冷和觸覺的感知能力對我們的生存至關重要,並且支撐著我們與周圍世界的互動。在日常生活中,我們常認為這些感覺是理所當然的,太冷了會感到皮膚刺動,太熱也會,但兩位獲獎者發現感官與環境之間相互作用時,有些關鍵的環節被忽視了──溫度和刺激如何在神經系統中轉換為電脈衝,從而使溫度和壓力可以被我們的大腦感知呢?

今年的兩位諾貝爾獎得主也已經解決了這個問題。在新冠肺炎大流行的背景下,兩人的研究使人們更加了解,熱感、冷感和觸摸如何使人體的神經系統啟動信號,這些知識被用於開發治療一系列疾病的方法,包括緩解慢性疼痛、神經性疼痛、發炎性疼痛的藥物。

在1990年代後期,朱利雅斯利用辣椒素(一種從辣椒中提取的刺激性化合物,能產生灼燒感)來識別皮膚神經末梢上對熱做出反應的感受器「TRPV1電離子通道蛋白」。TRPV1通道同時是體溫調節的一環,它會先透過導致體溫升高來告知大腦應當降溫、不間斷調節體溫,如果因某種原因導致TRPV1通道沒有及時發出降溫信號,則體溫會不斷上升。

TRPV1的發現是一項生理學上的重大突破,為揭開其他溫度感應受體開闢了道路。朱利雅斯和帕塔普蒂安後來各自在不同的研究中,使用薄荷葉的薄荷醇發現了TRPM8,這也是一種電離子通道,導致人體感受到冷。之前我們都知道冰敷可以抗發炎,但直到TRPM8被發現,我們才掌握冰敷鎮痛的原理,而這項發現也有助於開發具有鎮痛的和抗炎作用的藥物。

2021年諾貝爾生理學或醫學獎兩位得主的研究,解釋了熱、冷、觸摸如何透過離子通道,引發神經系統傳送信號。(Nobel Prize)
2021年諾貝爾生理學或醫學獎兩位得主的研究,解釋了熱、冷、觸摸如何透過離子通道,引發神經系統傳送信號。(Nobel Prize)

帕塔普蒂安還利用了壓力敏感細胞發現一種完全未知的新型感受器,並將其命名為Piezo1(源於希臘語中的piesi,即「壓力」)。Piezo1能對皮膚和內部器官的機械刺激作出反應,通過研究與Piezo1相似的基因,人們發現了Piezo2,而進一步的研究證實,這兩者皆是通過對細胞膜施加壓力可直接啟動的離子通道。

帕塔普蒂安的重大突破證明Piezo2離子通道對人類本體對觸覺的感受至關重要,並且他還發現Piezo1和Piezo2可以調節其他重要的生理過程,包括血壓、呼吸和膀胱控制等。這些突破性的發現促進了科學界展開大量的研究活動,使我們對神經系統如何感知熱、冷和機械刺激的瞭解更加深入。

2021年諾貝爾生理學或醫學獎得主帕塔普蒂安利用機械敏感性細胞,發現Piezo1離子通道。(Nobel Prize)
2021年諾貝爾生理學或醫學獎得主帕塔普蒂安利用機械敏感性細胞,發現Piezo1離子通道。(Nobel Prize)

諾貝爾醫學獎知多少

翻開歷屆諾貝爾醫學獎歷史,自1901年至2020年,共有222人獲得殊榮,史上單獨獲得諾貝爾醫學獎的人有39位,兩人獲獎的組合有33對,三人得獎的組合則出現過39次。而在歷屆得獎者中,僅有12位女科學家,1983年麥克林托克(Barbara McClintock)因為發現轉位因子成為當中唯一單獨獲獎的得主,最近一位女性得主則為2015年的中國學者屠呦呦。

至於2020年的諾貝爾醫學獎,則由美國病毒學家亞爾特(Harvey J. Alter)、萊斯(Charles M. Rice)及英國學者霍頓(Michael Houghton)三人共獲殊榮,得獎原因是發現C型肝炎病毒、拯救全球數百萬人。

2021年諾貝爾獎得主公布時程(台灣時間)

生理學或醫學獎:美國學者朱利雅斯(David Julius)、帕塔普蒂安(Ardem Patapoutian)

物理學獎:10月5日下午5時45分

化學獎:10月6日下午5時45分

文學獎:10月7日晚間7時

和平獎:10月8日下午5時

經濟學獎:10月11日下午5時45分

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