2021 年诺贝尔生理医学奖于 10 月 4 日出炉，由两位美国学者 David Julius、Ardem Patapoutian 共同获奖，他们因提出人类神经系统如何感知温度与触觉两种外界刺激，获得此届诺贝尔奖殊荣。David Julius 是加利福尼亚大学旧金山分校（UCSF）生理学教授，Ardem Patapoutian 则是任职加州斯克里普斯研究所（Scripps Research） 神经科学教授。
“灼热”辣椒素到“凉感”薄荷，温度怎么引发触觉感受？
外在环境刺激转如何转换成人体可以解读的讯号，向来是神经科学领域的重要问题，1944 年生理学家 Joseph Erlanger、Herbert Gasser 即因发现神经细胞动作电位的机制获得诺贝尔奖。
此次获奖人之一 David Julius 博士从 1990 年代开始研究辣椒素（capsaicin）如何引发痛觉感受。他的研究团队建立了数百万个 DNA 片段数据库，这些基因能对应到神经细胞引发痛觉、触觉、温度感受的功能。
其中他们发现一组基因会产生辣椒素的受体，也就是 TRPV1 离子通道。TRPV1 是镶嵌在细胞膜上、对高温敏感的离子通道，当接触到 43 度 C 以上高温时，离子通道会开启，并转换成引发痛觉感受的神经电讯号。
David Julius 研究团队后续也延伸温度受器的研究主题，他们以薄荷醇（menthol）刺激能感知“冷”的离子通道 TRPM8，这一系列研究解释了外在温度刺激如何转换成人体的触觉讯号。
机械压力如何产生触觉感受？
另一位得奖者 Ardem Patapoutian 博士则从“机械压力”的角度，解答人体如何感知触觉刺激。过去科学家已经知道细菌如何感知外在机械压力的刺激，但这项机制在脊椎动物的作用仍不清楚。
Ardem Patapoutian 研究团队找出一种细胞株，当其接受微量吸管挤压的刺激时会产生电讯号。接着他们从细胞中筛选出 72 组产生相关离子通道的基因，并用基因静默的方式确认哪些基因实际参与机械压力的讯号传递。
研究团队发现了一个从来没有被提出过的离子通道，他们将其以希腊文“压力”（í; píesi）命名为 Piezo1，透过基因相似性比对，他们也发现另一个离子通道 Piezo2。Piezo1、Piezo2 在细胞接受到机械压力时会被活化，后续研究也指出两者在人体中扮演调节压力的重要功能，例如控制血压、肺部呼吸、以及膀胱收缩。
It all makes sense!
两位学者 David Julius 与 Ardem Patapoutian 各自从“温度”与“机械压力”两种外在刺激因子，提出人体对应产生触觉讯号的离子通道：TRPM1、TRPM8 掌管与温度有关的讯号传递；Piezo1、Piezo2 则主导细胞在接收到机械压力时神经讯号，这些发现共同解释了人体多样的感知系统。
人类触觉神经讯号的分子机制也具有应用疾病治疗的潜力，举例来说，开发止痛药物可以标靶细胞膜上引发痛觉的通道蛋白，借此缓解慢性疼痛等症状。尽管感官离子通道在人体许多组织器官都有表现，目前还很难做到标靶单一蛋白而不产生其他副作用。另外离子通道也与能量代谢、神经发育等功能有关，这些都是未来可以着力的临床应用方向。
延伸阅读：驱逐难缠的慢性疼痛，先抑制凶手 TRPC5 作用！参考资料：
1. https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2021/press-release/
2. https://www.science.org/content/article/hot-and-cool-research-wins-nobel-prize-physiology-or-medicine?fbclid=IwAR2gJlGoPVIomHspLfLHk_K2QHCw0esM75AX5O4jdRdFq5uFJFGwq_Uz5S0&
3. https://www.geneonline.com/discoverers-of-temperature-and-touch-receptors-win-2021-nobel-prize-in-medicine/
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