El Nobel de Medicina premia el descobriment de com percebem la temperatura i el tacte

David Julius, de la Universitat de Califòrnia a San Francisco (UCSF), i Ardem Patapoutian, de l'Institut Scripps de La Jolla, han estat distingits amb el Premi Nobel de Fisiologia o Medicina "pels seus descobriments de receptors per a la temperatura i el tacte".

L'Acadèmia Nobel ho ha anunciat aquest dilluns amb aquest tuit

BREAKING NEWS:
The 2021 #NobelPrize in Physiology or Medicine has been awarded jointly to David Julius and Ardem Patapoutian "for their discoveries of receptors for temperature and touch." pic.twitter.com/gB2eL37IV7

— The Nobel Prize (@NobelPrize) October 4, 2021

D'aquesta forma es donava un veredicte ben diferent del que preveien la majoria d'apostes, que s'inclinaven per la recerca que ha dut a obtenir vacunes d'ARNm i, concretament, contra la Covid.

Els dos investigadors van identificar els gens que dirigeixen la síntesi de receptors específics, imprescindibles perquè es transmetin pel sistema nerviós aquestes sensacions i arribin al cervell. I això té relació amb molts processos fisiològics i amb diversos trastorns i malalties.

David Julius va néixer a Brighton Beach, un barri de Brooklyn, Nova York, el 1955. El 1977 es va llicenciar en Biologia en el Massachusetts Institute of Technology (MIT) de Boston i el 1984 es va doctorar en Bioquímica a la Universitat de Berkeley, a Califòrnia.

Ardem Patapoutian va néixer a Beirut, al Líban, el 1967. Va ser alumne de la Universitat Americana de Beirut fins al 1986, any en què va emigrar als Estats Units. Allà es va graduar en Biologia Cel·lular i del Desenvolupament a la Universitat de Califòrnia i es va doctorar en Biologia a l'Institut Tecnològic de Califòrnia (CalTech).

Tots dos han investigat com es transmeten sensacions bàsiques a la nostra vida quotidiana i per a la supervivència. Apartem la mà d'una font de calor quan notem una calor excessiva que ens acabaria produint cremades. Retirem la mà quan notem una pressió molt alta i podem distingir també textures en objectes i superfícies.

Però, de quina manera percebem aquestes sensacions i com es transmeten fins al cervell que dona l'ordre d'enretirar la mà?

Dels xilis al gen

David Julius es va centrar en la percepció de la temperatura. I per això va utilitzar la capsaïcina, un compost químic responsable del gust picant de diverses varietats de pebrots, entre ells el xili.

A finals dels anys 90, Julius va analitzar com la capsaïcina provocava aquella sensació de cremor quan es mengen xilis. Per esbrinar-ho, va crear, amb els seus col·laboradors, una biblioteca de milions de fragments d'ADN, corresponents a gens que s'expressaven en neurones que reaccionaven a la calor, el fred o el tacte.

Esperaven que entre aquests hi hagués el gen responsable que ens fa reaccionar a la capsaïcina. La feina va ser laboriosa, però finalment en van identificar un que transformava les cèl·lules nervioses en sensibles a aquesta substància.

En concret, el gen dirigia la síntesi duna proteïna que constitueix un canal iònic, el pas per on les cèl·lules s'intercanvien nutrients o informació.

El receptor de la capsaïcina es va anomenar més endavant TRPV1 i amb recerques posteriors Julius va comprovar que s'activava a temperatures que el cervell considerava doloroses.

La sensació del tacte

De la calor, Julius va passar a investigar la percepció del fred. Tant ell com Patapoutian van fer servir el mentol i van identificar el TRPM8, que s'activa amb el fred.

Però Patapoutian es va centrar més en el tacte i la pressió. Ell i els seus col·laboradors van identificar una línia cel·lular que produïa un senyal elèctric quan se la tocava amb una micropipeta.

Després van investigar, un a un, fins a 72 gens que dirigien la síntesi de possibles receptors implicats en aquesta sensibilitat a la pressió.

Finalment, en van trobar un que quan s'inhibia transformava les cèl·lules en insensibles a aquesta pressió. Dirigia la síntesi del canal iònic responsable de transmetre aquesta sensació.

Se'l va anomenar Piezo1, per la paraula grega píesi, que significa pressió. Un segon gen es va anomenar Piezo2. Les recerques posteriors van establir de manera sòlida que totes dues proteïnes eren canals iònics activats per la pressió sobre la cèl·lula.

A partir d'aquí, l'equip de Patapoutian va demostrar que Piezo2 també jugava un paper clau perquè l'individu percebi la seva posició i el seu moviment, el que es denomina propriocepció.

Explicació d'alguns trastorns

Les investigacions de Patapoutian i d'altres grups van permetre demostrar que tant Piezo1 com Piezo2 regulen diversos processos fisiològics, com ara la pressió sanguínia, la respiració i el control de la bufeta. L'equip del cientíific nascut al Líban va demostrar que ratolins sense els gens Piezo1 i Piezo2 tenien hipertensió, de manera similar a les persones que tenen errors en alguns dels mecanismes que regulen la pressió.

Piezo2 també és important en el tracte gastrointestinal i en les neurones de la bufeta. Ratolins i humans en què el gen no funciona correctament presenten problemes de control urinari.

Per la seva banda, els canals iònics descoberts per Julius estan involucrats en la sensació de dolor. El seu descobriment ha servit per comprendre trastorns com el dolor neuropàtic, que es produeix per lesions o infeccions en els nervis i sol ser crònic.

També ha permès comprendre trastorns com la sensació paradoxal de calor, que es dona quan l'individu sent massa escalfor tot i que la seva pell està a una temperatura normal, o la hipoalgèsia al fred, en què la persona sent menys dolor quan s'exposa a baixes temperatures.