Альтернативная реальность и открытия нобелевских лауреатов

Сегодня стало известно, что Нобелевскую премию по медицине за 2021 год присудили американским ученым Дэвиду Джулиусу и Ардему Патапутяну, открывшим молекулы-рецепторы, которые запускают биохимические реакции, приводящие к ощущениям тепла, холода или касаний. В чем ценность этого открытия рассказал в интервью корреспонденту «МИР 24» директор Научно-технологического парка биомедицины Сеченовского университета, научный сотрудник центра «Цифровой биодизайн и персонализированное здравоохранение» Петр Тимашев.

Человек постоянно получает информацию об окружающей среде с помощью органов чувств. Ответ на вопрос «Как именно воспринимается мир?» интересовал ученых давно. В то время как механизмы, лежащие в основе восприятия света глазами, воздействия звуковых волн на внутреннее ухо и генерации запахов и вкусов различными химическими соединениями при взаимодействии с рецепторами в носу и на языке, являются относительно изученными; а механизмы восприятия температуры и прикосновения до недавнего времени оставались неясными.

«До открытия Дэвида Джулиуса и Ардема Патапутяна общее понимание о функционировании нервной системы и роли таких нервных клеток, как сенсорные нейроны, которые реагируют на различные раздражители, уже существовало, – говорит эксперт. – Тем не менее, оставался вопрос: как именно температура и механическое воздействие превращаются в электрические импульсы в нервной системе? Именно работы Дэвида Джулиуса и Ардема Патапутяна позволили установить ключевые молекулярные механизмы и открыть ключевой компонент восприятия – ионные каналы, специфически реагирующие на температуру или давление».

Как рассказал Петр Тимашев, Дэвид Джулиус из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (США) пытался выяснить, как химическое соединение капсаицин, содержащееся в перце чили, вызывает ощущение жжения. Джулиус и его коллеги провели огромную работу и обнаружили ген, ответственный за эту реакцию. Они выявили, что этот ген кодирует ионный канал, названный TRPV1, также известный как рецептор капсаицина. Позже при изучении функционирования этого канала команда ученых установила, что он реагирует на температуру и активируется при ее повышении выше определенного порога (болевого порога для человека). Так был открыт первый рецептор, отвечающий за ощущение тепла, что позволило обнаружить и другие рецепторы тепла и холода.

Похожая история произошла и с Ардемом Патапутяном, работающим в лаборатории Scripps Research в Ла-Хойя (США). Ученый стремился выявить рецепторы, активируемые при механическом воздействии. Патапутян и его коллеги оказывали механическое воздействие на отдельные клетки с помощью специальной микропипетки и выявили ген, ответственный за механочувствительность. Как и в предыдущем случае, ген кодировал ионный канал, названный Piezo1 и являющийся механочувствительным рецептором. В скором времени был открыт другой подобный канал, Piezo2, и была показана их роль в регуляции таких важных физиологические процессов, как поддержание артериального давления и дыхания.

«Благодаря открытиям Дэвида Джулиуса и Ардема Патапутяна значительно продвинулось понимание способности чувствовать тепло и механическое воздействие. Открытые рецепторы также участвуют в выполнении многочисленных физиологических функций, которые зависят от ощущения температуры или механических стимулов, – говорит Петр Тимашев. – Таким образом, достижения ученых могут быть использованы для разработки методов лечения широкого спектра симптомов и синдромов заболеваний, включая хронический болевой синдром, нарушение артериального давления, дыхания и мочеиспускания. Кроме того, эти открытия позволяют по-новому взглянуть на дизайн сенсорных устройств с обратной связью и устройств дополненной и альтернативной реальности».