È un Nobel che “pizzica” quello alle medicina e fisiologia per il 2021. O che scotta, a voler giocare facilmente con le metafore. Quest’anno infatti il riconoscimento che arriva dalla Nobel Assembly at Karolinska Institutet va a David Julius e Ardem Patapoutian per le scoperte dei recettori della temperatura e del tatto (no, non erano stati previsti, tanto più forse in epoca pandemica). Un pezzetto di biologia che in sostanza ci aiuta a spiegare come riusciamo a “sentire il mondo” (e a evitare situazioni potenzialmente pericolose), ambiente (interno, del corpo, ed esterno) e persone comprese.
È un Nobel che “pizzica” quello alle medicina e fisiologia per il 2021. O che scotta, a voler giocare facilmente con le metafore. Quest’anno infatti il riconoscimento che arriva dalla Nobel Assembly at Karolinska Institutet va a David Julius e Ardem Patapoutian per le scoperte dei recettori della temperatura e del tatto (no, non erano stati previsti, tanto più forse in epoca pandemica). Un pezzetto di biologia che in sostanza ci aiuta a spiegare come riusciamo a “sentire il mondo” (e a evitare situazioni potenzialmente pericolose), ambiente (interno, del corpo, ed esterno) e persone comprese.
Una lunga scoperta
Le scoperte di Julius e Patapoutian vengono presentate come la fine di una storia lunga secoli. La storia è quella che ha permesso, pezzo dopo pezzo, di costruire un’immagine più dettagliata del funzionamento del sistema nervoso, e in particolare del sistema somato-sensoriale. Passo dopo passo, infatti, nella storia delle medicina divenne chiaro che la nostra percezione sensoriale fosse collegata all’attività del sistema nervoso, attraverso vie nervose che partivano dalla pelle fino ad arrivare al cervello. “Vie e viuzze”, in abbondanza: ciascuna deputata a trasportare sensazioni diverse, con modalità di attivazione diverse.
Risolvere però l’immagine di questo intricato sistema di segnalazione ha richiesto anni e anni di ricerca, fino ad arrivare, appunto, al lavoro dei neo-laureati Nobel che ha permesso di capire cosa dà l’avvio a queste sensazioni, scoprendo i recettori che rispondono alle temperature e al tatto. Di fatto sistemi che convertono un segnale (come temperatura) e pressione, in un segnale elettrochimico, che possa essere elaborato e utilizzato dal sistema nervoso. Inizialmente è stato individuato un singolo recettore per categoria, cui se ne sarebbero aggiunti altri a seguire, definendo un’immagine sempre più precisa del sistema somato-sensoriale.
Caldo e freddo
Quella che Julius ha contribuito a chiarire è l’immagine di come funzionano i recettori per la temperatura, in primis identificandoli. Tutto è cominciato dalla sue ricerche volte a identificare il recettore della capsaicina, la sostanza che dà la sensazione di piccante al peperoncino. Una caccia perseguita passando in rassegna una libreria di cDna (Dna complementare, ovvero materiale genetico sintetizzato a aprtire da Rna messaggeri, indicatori delle proteine espresse da una cellula) isolati da neuroni sensoriali di topo, alla ricerca di quello capace di conferire sensibilità alla sostanza se introdotto in cellule normalmente insensibili.
David Julius – awarded this year’s #NobelPrize in Physiology or Medicine – utilised capsaicin, a pungent compound from chilli peppers that induces a burning sensation, to identify a sensor in the nerve endings of the skin that responds to heat. pic.twitter.com/GInY2q6RlD
— The Nobel Prize (@NobelPrize) October 4, 2021
La scoperta del recettore Trpv1 sarebbe arrivata così: un canale ionico (un proteina di membrana che consente il passaggio di ioni, cariche, che trasformano così un segnale in un altro, da ultimo inducendo segnali nervosi) che risponde alla capsaicina (che brucia) e alle temperature elevate e potenzialmente pericolose, maggiori di 40 gradi. Le ricerche svolte negli anni a venire avrebbero permesso di scoprire altri recettori legati alla percezione di diverse temperature. Tra questi spicca Trpm8, il punto di congiunzione tra il lavoro di Julius e Patapoutian, la cui scoperta si deve invece al mentolo. Questo recettore, al contrario di Trpv1, è sensibile alle basse temperature.
L’altra metà del premio
L’altro pezzo di Nobel, quello di Patapoutian, racconta una storia simile. Parliamo sempre di recettori che ci permettono di sentire il mondo, ma che invece di rispondere a sostanze piccanti e temperature, rispondono a segnali di pressione, segnali meccanici in sostanza. In questo caso, più che studi di gain of function (quelli che hanno permesso di scoprire i recettori della temperatura) Patapoutian e colleghi hanno effettuato studi di silenziamento genico in alcune cellule sensibili alla pressione: hanno spento una serie di geni fino a identificare quello che, quando assente, faceva perdere alle cellule la capacità di rispondere allo stimolo meccanico (sperimentalmente quello esercitata d auna micropipetta).
Sarebbe arrivata così la scoperta prima del gene Piezo1 e poi di Piezo2, importanti per le sensazioni del tatto, e così del movimento e della propriocezione. Tanto che, se alterati, tutti questi sensi ne risentono.
2021 #NobelPrize laureate in physiology or medicine Ardem Patapoutian used pressure-sensitive cells to discover a novel class of sensors that respond to mechanical stimuli in the skin and internal organs. pic.twitter.com/6T7661lRPq
— The Nobel Prize (@NobelPrize) October 4, 2021
Le scoperte di Patapoutian e Julius riguardano sì la comprensione del modo in cui sentiamo il mondo esterno. Ma anche quello interno: sensori pressione, così come di temperatura, sono essenziali per il funzionamento fisiologico dell’organismo, in tutte quelle situazioni in cui possono essere coinvolti temperatura e stimoli meccanici, come infiammazione, pressione sanguigna e minzione.
Via: Wired.it
Credits immagine: Ben McLeod on Unsplash
