تم منح جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء أو الطب لعام 2021 لاكتشاف مستقبلات الإحساس بدرجة الحرارة واللمس

ذهبت جائزة نوبل لعام 2021 في علم وظائف الأعضاء أو الطب إلى ديفيد جوليوس من جامعة كاليفورنيا، سان فرانسيسكو وأردم باتوبوتيان، من مركز أبحاث سكريبس في ولاية كاليفورنيا لقيامهم بتحديد البروتينات التي تستشعر الحرارة واللمس. وقال توماس بيرلمان، الأمين العام لجمعية ولجنة نوبل، خلال إعلان الجائزة في السويد في وقت سابق اليوم: "هذا يكشف حقاً أحد أسرار الطبيعة". وأضاف أن فِهم كيف يتم تحويل التنبيهstimuli إلى إشارة عصبية على المستوى الجزيئي، هو في الواقع شيئاً بالغ الأهمية لبقائنا".

جاءت الأخبار في وقت مُبكِر جداً للباحثين في كاليفورنيا. في مكالمة مع منظمة جائزة نوبل، وصف باتابوتيان كيف لم يَرُد على المكالمة من السويد لأن هاتفه كان مضبوطاً على وضع "عدم الإزعاج". وفي النهاية، نقل إليه والده البالغ من العمر 92 عاماً الخبر من لجنة جائزة نوبل. في هذه الأثناء، وصل بيرلمان إلى جوليوس بمساعدة أحد أقاربه. قال جوليوس في مؤتمر صحفي عُقِد في وقت لاحق من ذلك اليوم: "إن الاستيقاظ في الثانية صباحاً أمر صعب، لقد علِمت أن الحياة بعد 15 دقيقة من الإعلان ستُصبح مشغولة للغاية"

تقول شيريل ستاكي، التي تعمل في مجال الآليات الجزيئية للمس والألم في كلية الطب في ويسكونسن: "إنه أسعد يوم في حياتي العلمية، إن عمل جوليوس وباتابوتيان أطلق أبحاث الألم والحِس إلى طبقة الستراتوسفير الجزيئية"، واليوم بُنيت مجالات بحث بالكامل على عمل هذين الباحثين. وتقول إن الخطوة التالية هي معرفة كيف نستهدف القنوات الأيونية بما في ذلك تلك التي حددها جوليوس وباتابوتيان لتخفيف أشكال مختلفة من الألم.

فهم كيف نشعر بالحرارة واللمس بدأ من خلال دراسة كيفية إحساسنا بالحرارة. في جامعة كاليفورنيا سان فرانسيسكو عمل جوليوس على هذا اللغز بمساعدة جزيء الكابسيسين، المسؤول عن الإحساس بالحرق الذي يُسببه الفلفل الحار. عن طريق فحص مكتبة من جينات الخلايا العصبية الحسية لاكتشاف البروتينات الحساسة للكابسيسين قاد فريقه إلى اكتشاف قناة أيونية معينة، TRPV1، التي تتفاعل مع كل من الكابسيسين والحرارة التي تُحفز الألم (Nature 1997, DOI: 10.1038/39807).

وبعد بضع سنوات فقط، اكتشف كل من جوليوس وباتابوتيان أثناء عمل كل منهم مُنفصلاً، مُستقبِل الإحساس بالبرودة

TRPM8 ، والذي يتم تفعيله بواسطة المنثول "الموجود في النعناع" (Nature 1997, DOI: 10.1038/39807) .

وقد واصل الباحثان دراسة قنوات TRP ، ولكن ركز باتابوتيان أيضاً على القنوات الأيونية التي تستشعر القوة الميكانيكية. القنوات التي اكتشفها فريقه، تسمى PIEZO1 و PIEZO2 ، تُغير شكلها عندما تنحني الأغشية الخلوية التي تقبع بداخلها عند الاستجابة للمس أو الوخز. التغيُر في الشكل يفتح القنوات، مما يسمح للأيونات بالتدفق عبر الغشاء وتوليد إشارة.

يقول مايكل كاترينا، الذي يعمل على الآليات الجزيئية للإحساس بالألم في جامعة جونز هوبكنز، "أحد الأسباب الكبيرة التي جعلت هذه الجائزة بالذات مناسبة للغاية، في رأيي، هو أن هذين المختبرين لم يكتشفا هذه البروتينات فحسب، بل لقد ذهبا لما هو أبعد لشرح كيفية عملها على المستوى الذري". كان كاترينا جزءاً من فريق جوليوس في التسعينات وعمل على القناة الأيونية التي تستشعر الكابسيسين، لذلك يعترف ببعض التحيز، لكنه يضيف "من مُنطلق أن هناك تداعيات للأمراض البشرية وأن العلاجات الجديدة للألم شحيحة للغاية، فأعتقد أن هذا يضيف إلى أهمية هذا الإنجاز."

دور هذه البروتينات يمتد إلى ما وراء الإحساس باللمس ودرجة الحرارة كما تقول فيرا مويسينكوفا-بيل، التي تعمل على قنوات TRP في كلية بيرلمان للطب في جامعة بنسلفانيا. بادئ ذي بدء،TRPA1 يجعلنا نشعر بالحكة بعد لدغة الحشرات، ولكن الطفرات في قنوات TRP الأخرى تساهم في أمراض بما في ذلك الاضطرابات العصبية التنكسية و خلل التنسج العظمي. بينما قنواتPIEZO لا تساعدنا فقط على الشعور بالعالم من حولنا ولكن تساعدنا أيضاً في التحكم بالوظائف الحيوية مثل التنفس وضغط الدم.

تقول مويسينكوفا-بيل: هناك الكثير الذي يتعين القيام به قبل أن تجد الأدوية التي تستهدف هذه القنوات طريقها إلى العيادات، ولكن شركات الأدوية كانت تعمل على هذا الأمر لسنوات. وفي الوقت نفسه، يواصل الباحثون محاولة فهم هذه القنوات وما يرتبط بها من قنوات أيونية: "لا يزال هناك الكثير الذي يتعين القيام به لفهمها على المستوى الجزيئي، ولكننا نخطو لذلك الهدف.

تعترف موسينكوفا-بيل أن لولا عمل جوليوس وباتابوتيان، فإن مجال الأبحاث الذي تعمل فيه لم يكن ليوجد. وتضيف إنه أمر عظيم، لذلك أنا سعيدة جداً، فكلاهما يستحق هذه الجائزة." كما تُقدر عمل المتدربين والباحثين الذين عملوا في مختبرات جوليوس وباتابوتيان. فهي تؤكد: "إن الأمر يعتمد دائماً على مجهود الفريق"

سيتقاسم الباحثون مبلغ الجائزة المالية البالغ 1.1 مليون دولار تقريباً. وبسبب جائحة كوفيد -19، سيحصل كل من الفائزين على ميداليتهم وشهادتهم في الولايات المتحدة بدلاً من السفر إلى ستوكهولم في ديسمبر/كانون الأول.