مروری بر جایزه نوبل پزشکی در سال ۲۰۲۱

با این پروتئین‌ها حواس‌مان جمع است

اردم پاتاپوتیان، جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی را برای کار روی مکانیزم‌های مهم برای تقریبا همه چیز، از کنترل مثانه گرفته تا دانستن اینکه اندام ما کجاست، به دست آورد؛ چگونه بدن ما بدون اینکه به اندامی نگاه کنیم محل آن را تشخیص می­دهد؟ چگونه بدن حس می‌کند که زمان رفتن به دستشویی است یا لمس چیزی آرام‌بخش یا دردناک است؟

تمام این توانایی‌ها به مکانیزمی برای حس لامسه یا فشار بستگی دارد. اردم پاتاپوتیان از موسسه تحقیقاتی اسکریپس در لا هویا، کالیفرنیا در کشف چنین مکانیزم‌هایی که این ورودی‌های حسی را تشخیص داده و آنها را به سیگنال­های عصبی تبدیل می‌کند مشارکت داشت. پاتاپوتیان و همکارانش کانال‌های یونی حساس به فشار به اسم‌های Piezo1 و Piezo2 را شناسایی کردند؛ مولکول‌های پروتئینی تخصصی نهفته در غشای برخی سلول‌ها که آنها را قادر می‌سازد تا سیگنال‌هایی را در واکنش به لمس یا فشار منتقل کنند. برای یافتن آنها، پژوهشگران ژن‌های جداگانه‌ای را در سلول‌های حساس به فشار غیرفعال کردند تا زمانی که آنها ژن­هایی را یافتند که به سلول‌ها دستور می‌دهد این کانال‌های یونی را ایجاد کنند و با غیرفعال شدن آنها، توانایی سلول‌ها در پاسخ به لمس از بین می‌رود. سپس پژوهشگران این ژن‌ها را در سلول‌هایی که به لمس حساس نبودند، وارد کردند و نشان دادند که این سلول‌ها نیز این حساسیت به لمس و فشار را به دست آورده‌اند.

این مکانیزم برای همه چیز، از دانستن موقعیت اندام‌های فرد در فضا (حسی به نام حس عمقی) تا تشخیص پر بودن مثانه و مقدار هوا در ریه‌ها بسیار مهم است و درک آن یک پیشرفت شگرف برای علوم پایه به شمار می‌رود و می‌تواند روزی منجر به درمان اختلالات لمسی یا حس اندام‌های داخلی شود.

حس عمقی حسی‌ست که با کمک آن فرد حرکت و موقعیت اعضای بدن خود را درک می‌کند. این حس برخی اوقات حس ششم هم نامیده می‌شود. تأمین‌کننده این حس نورون‌های احساسی مکانیکی (mechanosensory) هستند که در ماهیچه‌ها، تاندون‌ها و مفاصل جای دارند. دستگاه عصبی مرکزی، حس عمقی را با سایر حواس از جمله بینایی و حس تعادل یک‌پارچه می‌کند تا به فرد دیدی کلی در مورد موقعیت بدنی، حرکت و شتاب بدهد.

دیوید جولیس از دانشگاه کالیفرنیا، سانفرانسیسکو دیگر برنده جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی در سال ۲۰۲۱ بود. مسیر کشف گیرنده حسگر حرارتی توسط جولیوس و همکارانش با مشاهده ساده‌ای آغاز شد که بسیاری از افراد هنگام غذا خوردن آن را تجربه کرده‌اند. فلفل چیلی می‌تواند باعث احساس سوزش و درد شود. در واقع ما اغلب غذاهای تند را «گرم» توصیف می‌کنیم، حتی اگر خود غذا سرد باشد. بسیاری از گیاهان، از جمله فلفل‌ها، گیاهان دارویی و ادویه‌جات، ترکیباتی تولید می‌کنند که استفاده بیش از حد از آنها آزاردهنده است، اما در حد اعتدال به خوش‌مزگی غذاها می‌افزاید. Nociceptors نورون‌های حسی خاصی هستند که اطلاعات مربوط به درد و از جمله درد ناشی از سوختن را حمل می‌کنند. دانشمندانی که درد را مطالعه می‌کنند، سال‌ها می‌دانستند که کپسایسین(capsaicin) که همان ماده شیمیایی موجود در فلفل است که باعث احساس گرمی می‌شود، Nociceptorها را در مغز فعال می‌کند. با این حال، وقتی ژولیوس و همکارانش در اواسط دهه ۱۹۹۰ به بررسی این مسئله پرداختند، مکانیزم به‌وجود آمدن آن هنوز ناشناخته بود.

نوآوری مهم گروه ژولیوس این بود که از خود کپسایسین به عنوان ابزاری برای جداسازی گیرنده حسی که کپسایسین را تشخیص می‌دهد، استفاده کردند. این مورد در سال ۱۹۹۷ گزارش شد. برای انجام این کار، آنها هزاران پروتئین مختلف تولیدشده توسط نورون‌های حسی جوندگان را آزمایش کردند تا زمانی که پروتئینی را پیدا کردند که به کپسایسین و ترکیبات شیمیایی آن واکنش نشان می‌داد. همان‌طور که پیش‌بینی شده بود، این پروتئین به دماهای بالا نیز واکنش نشان می‌داد در نتیجه متوجه شدند این پروتئین، حسگر گرمایی در این نورون‌هاست. این پروتئین، به نام TRPV1، اولین گروهی از پروتئین‌های مرتبط بود که توسط آزمایشگاه ژولیوس کشف شد که به مواد شیمیایی گیاهان مختلف و دماهای مختلف واکنش نشان می‌دهد. به عنوان مثال، پروتئین TRPM8 هم توسط سرما و هم منتول فعال می‌شود، یعنی همان ماده شیمیایی که احساس خنکی پس از مصرف نعنا زیر سر آن است­، در حالی که پروتئین TRPA1 توسط ترکیبات تند موجود در سیر فعال می‌گردد.

اکتشافات ژولیوس و پاتاپوتیان به پژوهشگران حسی، بینشی متفاوت و اساسی د مورد نحوه تعامل مردم با جهان خود داده، اما آنها مطمئنا به پیشرفت‌های مهم پزشکی نیز منجر خواهد شد. به عنوان مثال، گلبول‌های قرمز نیز دارای Piezo1 هستند که ممکن است به آنها کمک کند تا شکل خود را برای جای‌گیری در مویرگ‌های کوچک تغییر دهند. با این حال، جهش‌های خاصی در Piezo1 می‌تواند منجر به تغییر شکل گلبول‌های قرمز خون و نوع نادری از کم‌خونی شود که در آن تعداد گلبول‌های قرمز کاهش می‌یابد. کرم‌های کپسایسین موضعی در حال حاضر از سوی بسیاری از افراد به عنوان داروهای بدون نسخه برای تسکین دردهای عضلانی جزئی استفاده می‌شود، اما این خانواده از پروتئین‌های حسگر دما همچنین می‌توانند برای داروهای جدید با هدف درمان دردهای ناتوان­کننده و مزمن مفید باشد.

توسط فاطمه خسروی

شاید بپسندید مطالب بیشتر از نویسنده

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.