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专家解读2021年诺贝尔生理学或医学奖——“自身是如何感知所处环境的问题,一直激发着人类的好奇心”
[2021-11-28 23:43:22]

 

专家解读2021年诺贝尔生理学或医学奖

——“自身是如何感知所处环境的问题,一直激发着人类的好奇心”

原创 |上海科协  作者 | 陈怡

    几千年来,自身是如何感知所处环境的问题,一直激发着人类的好奇心。美国生理学家戴维·朱利叶斯和美国分子生物学家阿登·帕塔普蒂安因“在发现温度和触觉感受器方面作出的贡献”获得2021年诺贝尔生理学或医学奖。

    在日前由上海市科协主办、上海市科普作家协会协办的“解读科学类诺贝尔奖(2021)”系列科普报告会第一场上,中科院院士、神经生物学家杨雄里,复旦大学脑科学研究院/医学神经生物学国家重点实验室课题组长、上海市高校特聘教授唐逸泉,中科院脑科学与智能技术卓越创新中心研究员、听觉系统发育再生研究组组长刘志勇,资深科普作者叶水送等,对今年获奖项目的研究方法、探索过程、前景及其中包含的科学思维和科学精神进行了解读。

    功能远不止参与温度感觉和触觉    

    关于温度与机械刺激是如何在神经系统中转化为电信号的,今年的两位诺贝尔生理学或医学奖得主给出了答案。戴维·朱利叶斯利用辣椒素来识别皮肤神经末梢上对热做出反应的感应器。阿登·帕塔普蒂安利用压力敏感细胞发现了一种对皮肤和内部器官的机械刺激作出反应的新型感应器。这些突破性的发现引发了激烈的研究活动,使得人们对神经系统如何感知热、冷和机械刺激的理解迅速增加。

    唐逸泉指出,尽管今年的奖项是颁给在发现温度和触觉感受器方面作出的贡献,实际上这两位科学家发现的两类分子受体的功能远远不止参与温度感觉和触觉。人们的疼痛感觉、本体感觉等,都会受到这一发现的调控和影响。此次与受体分子TRPV1和机械力感知蛋白Piezo2相关的研究能得奖,很大程度上是因为这两者的结构都已经被阐释得很清晰,大家已经很明白其工作原理。从这个意义上说,我国清华大学肖百龙团队所做的阐释工作对于这次奖项颁给触觉领域是有影响的。

    就现场听众关于“这一发现在临床上到底有什么用”的问题,唐逸泉介绍,目前相关研究虽然还没有完全通过临床Ⅲ期的上市药物,但其实许多OTC药物中已经包含了可以调控TRP通道的天然成分。如TRPV1同时也是调控温度的分子受体,针对TRPV1的药物,有些能让病人产生高热症状,有些则会让病人处于低温状态,因此药物开发需要非常严谨。对此,杨雄里院士也认为,在慢性病中,可能有辣椒素受体在起作用,但要真正有效地通过调节靶点来发生作用,情况很复杂,解决了某一方面的问题,可能同时也会导致出现另一方面的副作用。利用新的科学发现在现实中推动医学的发展,需要时间过程。

    诺奖青睐与人类感觉系统相关的研究   

    唐逸泉介绍,历史上,诺奖评委会比较喜欢将诺奖颁给与人类感觉系统相关的研究工作。在过去120年(包括今年),已有7次颁给与感觉系统有关的研究工作,其中第一次是在1911年,颁给了瑞典人阿尔瓦·古尔斯特兰德关于眼睛屈光学的视觉研究工作;1914年,奥地利的罗伯特·巴拉尼因“在前庭器官的生理学与病理学研究上的工作”获奖;1961年,美国科学家盖欧尔格·冯·贝凯希因“发现耳蜗内刺激的物理机理”获奖;1967年,3位科学家因“发现眼内视觉的初级生理和化学过程”而获奖;1981年,大卫·休伯尔和托斯坦·尼尔斯威泽尔因“对视觉系统中视觉信息处理研究的贡献”获奖。

    在嗅觉领域,2004年,美国科学家理查德·阿克塞尔和林达·巴克由于发现了气味受体和嗅觉系统的结构组成并阐明了嗅觉系统的工作原理而获得诺贝尔生理学或医学奖。

    听觉领域的研究进展相对缓慢。虽然1961年的诺贝尔生理学或医学奖就已颁给研究与听觉相关的盖欧尔格·冯·贝凯希,此后的分子生物学研究中,科学家们却一直无法完全确定听觉的受体蛋白基因。据悉,刘志勇博士的实验室从事的正是听觉研究,他对探索感知声音压力的声音受体所在的位置非常感兴趣。

    科学大师周围经常涌现出一批出色人才   

    戴维·朱利叶斯1955年出生在纽约,他的博士导师是2013年的诺奖得主兰迪-W. 谢克曼,而兰迪- W. 谢克曼的博士导师以及导师的导师,都是诺奖得主。

    结合获奖者的经历,杨雄里指出,在一位大师周围建立起出色的研究队伍、涌现出出色的人才,这样的氛围在科学史上非常常见,如大家所熟知的杨振宁和李政道,就是这样成长起来的。对于绝大多数研究人员而言,尽管亲身得到大师培养的机会并不多,学术传承多少是存在的。在一个优秀的实验室里,科学大家对学生的熏陶和训练体现在每天和他们进行的谈话中、每天对他们实验新进展的关注和分析中,这很大程度上会影响年轻的科研人员探索问题的思路和研究的方向。

    杨雄里认为,就科普而言,在一定层面上,科学家可以把一些比较复杂、深奥的问题讲得深入浅出,但并非所有的问题都是如此。比如不同类型的电脉冲产生不同的感觉,并不能靠肉眼看出来。此次获奖的研究中,为何TRP通道产生的电流引起的是触觉或温度觉,而有些离子通道上去的电流最后产生的却是视觉?这个问题的高深度,杨院士本人就觉得很难向人解释,在他看来,这正是眼下神经科学面临的很大挑战之一——人们的感觉是不一样的。“我曾经看过一些科普书,以我的文化水平也没有看明白,倒是原始的内容,我看明白的多一些。”
 

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