Nobelpreis für Medizin für das Erfassen von Wärme, Kälte und Berührung

Zwei Wissenschaftler, David Julius aus den Vereinigten Staaten und Ardem Patapoutian, ein in den Vereinigten Staaten geborener Libanese, erhalten den diesjährigen Nobelpreis für Medizin und Physiologie für die Entdeckung von Rezeptoren, die für das Erfassen von Temperatur und Berührung verantwortlich sind, teilte das Karolinska-Institut in Stockholm mit.

Die Fähigkeit, Wärme, Kälte und Berührungen wahrzunehmen, ist überlebenswichtig. „Wir stellen sicher, dass wir diese in unserem täglichen Leben wahrnehmen, aber wie entstehen Nervenimpulse zur Wahrnehmung von Temperatur und Druck? Diese Frage haben die diesjährigen Nobelpreisträger beantwortet“, heißt es in der Begründung des zuständigen Gremiums.

Der molekulare Neurobiologe David Julius nutzte die scharfe, brennende Komponente von Chilischoten, um einen Sensor in den Nervenenden der Haut zu identifizieren, der auf Hitze reagiert. Ardem Patapoutian, Molekularbiologe und Neurowissenschaftler, hat mithilfe druckempfindlicher Zellen eine neue Klasse von Sensoren entdeckt, die auf mechanische Reize in der Haut und inneren Organen reagieren. Diese bahnbrechenden Entdeckungen führten zu einer eingehenden Forschung, die unser Wissen darüber, wie das Nervensystem Wärme, Kälte und mechanische Reize wahrnimmt, schnell erweitert hat, schrieben sie. „Die Preisträger identifizierten wichtige fehlende Verbindungen zum Verständnis der komplexen Interaktionen zwischen unseren Sinnen und der Umwelt“, fügten sie hinzu.


Vor den Entdeckungen von David Julius und Ardem Patapoutian ist die entscheidende Frage, wie Temperatur und Berührung zu elektrischen Impulsen im Nervensystem werden, noch nicht beantwortet. David Julius glaubte, dass Fortschritte in diesem Bereich erzielt werden könnten, indem er untersuchte, wie Capsaicin in Chilischoten ein brennendes Gefühl im Körper verursacht. In der zweiten Hälfte der 1990er Jahre erstellten David Julius und Kollegen an der University of California in San Francisco eine “Bibliothek” mit Millionen von DNA-Fragmenten, die Genen entsprechen, die in Neuronen exprimiert werden, die auf Schmerz, Hitze und Berührung reagieren.

Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass die “Bibliothek” auch ein DNA-Fragment enthält, das ein Protein kodiert, das mit Capsaicin reagieren kann. Nach langer Forschung wurde ein einzelnes Gen gefunden, das die Zellen für Capsaicin sensibilisiert, und weitere Experimente ergaben, dass dieses Gen ein neues Ionenkanalprotein kodiert. Der neu entdeckte Capsicin-Rezeptor wurde TRPV1 genannt. Bei der Untersuchung der Fähigkeit des Proteins, auf Hitze zu reagieren, stellte Julius fest, dass er einen wärmeempfindlichen Rezeptor entdeckt hatte, der bei als schmerzhaft empfundenen Temperaturen aktiviert wurde.

Die Entdeckung von TRPV1 markierte einen Durchbruch bei der Identifizierung zusätzlicher Rezeptoren, die für die Temperaturerfassung verantwortlich sind. Unabhängig voneinander identifizierten David Julius und Ardem Patapoutian mit Menthol den kälteaktivierten TRPM8-Rezeptor und anschließend zusätzliche Ionenkanäle, die mit TRPV1 und TRPM8 assoziiert sind und auf unterschiedliche Temperaturen reagieren.

Es wartete wiederum noch auf die Klärung, wie der menschliche Körper Tast- und Druckempfindungen wahrnimmt. Ardem Patapoutian und seine Kollegen vom Scripps Research Institute in Kalifornien identifizierten zuerst Zellen, die ein messbares elektrisches Signal lieferten, wenn jede Zelle mit einer Mikropipette “punktiert” wurde. Es wurde angenommen, dass der durch mechanische Kraft aktivierte Rezeptor ein Ionenkanal ist, und der nächste Schritt bestand darin, 72 Gene zu identifizieren, von denen angenommen wurde, dass sie die gesuchten Rezeptoren kodieren. Schließlich wurde ein solches Gen gefunden. Der neue und völlig unbekannte mechanosensitive Ionenkanal wurde Piezo1 genannt. Dann fanden sie auch ein zweites Gen, Piezo2. Später stellte sich heraus, dass Piezo1 und Piezo2 auch andere wichtige physiologische Prozesse wie Blutdruck, Harnstimulation und Atmung regulieren.

David Julius wurde 1955 in New York geboren und erwarb seinen Ph.D. von der University of California, Berkeley, und absolvierte eine Postdoc-Ausbildung an der Columbia University in New York. Professor in San Francisco seit 1989. Er ist seit 2010 Ehrenmitglied der Ungarischen Akademie der Wissenschaften (MTA). Ardem Patapoutian wurde 1967 in Beirut, Libanon, geboren. In jungen Jahren zog er nach Los Angeles, promovierte an der California University of Technology (Caltech) und absolvierte sein Postdoc-Studium in San Francisco. Er ist seit 2000 Mitglied des Scripps Research Institute.

Die Gewinner teilen sich 10 Mio. SEK (352,1 Mio. HUF). Die Verleihung erfolgt traditionell am 10. Dezember, dem Todestag von Alfred Nobel, dem Gründer der Anerkennung, auch in diesem Jahr aufgrund der Coronavirus-Pandemie in deutlich bescheideneren Verhältnissen als sonst.


Source: SG.hu Hírmagazin – Tudomány by sg.hu.

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