Нобелівська премія з медицини: перспектива перемоги над болем
Цьогорічними лауреатами Нобелівської премії у галузі медицини стали американські науковці Девід Джуліус та Ардем Патапутян. Відкриття, зроблене дослівниками, є насправді проривним, адже їм вдалося з’ясувати, яким чином дотик, гаряче або холодне - тощо перетворюються на людські відчуття.
Виявлення цього механізму надасть значний поштовх не лише у дослідженні та лікуванні болю, але й знайде застосування у робототехніці та розробці технологій віртуальної реальності.
Тепло, холод, механічний вплив – усі ці фактори навколишнього середовища повсякчасно впливають на людський організм. Відкриття Джуліуса та Патапутяна дозволяють науці наблизитися до розуміння, як саме та за якими каналами це відбувається, як впливає на чисельні фізіологічні функції людини. Подальші дослідження, що ґрунтуватимуться на висновках цьогорічних нобелівських лауреатів, матимуть не тільки користь для фундаментальної науки, але й дозволять наблизитися до розробки революційних лікарських препаратів та методів фізіотерапевтичного впливу на захворювання.
Нобелівська премія в галузі медицини або фізіології існує від 1901 року, її першим лауреатом став німецький лікар та імунолог Еміль фон Берінг, який розробив метод імунізації проти дифтерії. А найбільш відомою та значущою була «медична нобелівка» 1945 року, якою відзначено А.Флемінга, Е. Чейна та Г.Флориза за відкриття пеніциліну - першого антибіотику, що врятував, без перебільшення, десятки мільйонів життів.
Інколи премія вручалася й за досить сумнівні досягнення, наприклад, у 1949 році, за розробку методу лоботомії. Її намагалися застосовувати для лікування психічних захворювань та швидко заборонили у більшості країн вже починаючи з 1950 року.
Девід Джуліус тривалий час, починаючи з 90-х років, досліджує молекулярні механізми, які дозволяють людині відчувати біль або дотик. Очолювана Джуліусом дослідницька група виявила низку чутливих до температури рецепторів, які дають змогу нервовим волокнам розрізняти високі та низькі температури.
Наприклад. Капсаїцин, що є активним компонентом червоного перцю, викликає у людини відчуття печіння. Було зрозуміло, що капсаїцин активує нервові клітини. Але як саме ця хімічна сполука проявляє цю функцію, було невідомо. Джуліус та його співробітники створили бібліотеку з мільйонів фрагментів ДНК, розраховуючи на те, що ця бібліотека включатиме й такий фрагмент, який кодує білок, здатний реагувати на капсаїцин.
Після тривалих дослідів було ідентифіковано ген, що кодує такий білок та робить клітини чутливими до капсаїцину. Коли дослідили здатність білка реагувати на тепло, виявилося, що знайдено рецептор, чутливий до тепла, який активується за температури, яка сприймається уже болісно людиною.
Девід Джуліус та Ардем Патапутян використовували й хімічну сполуку ментол для визначення рецептора, який активується холодом. Дослідження вчених дозволило зрозуміти, як різниця у температурі продукує «електричні сигнали» у нервовій системі.
Залишалося незрозумілим, як саме механічні стимули перетворюються на відчуття дотику та тиску. Ардем Патапутян та його співробітники вперше визначили клітини, які випускали вимірюваний електричний сигнал при механічному подразненні. Вчені зробили припущення, що рецептор, який активується механічною силою, являє собою іонний канал та визначили 72 гени, які, можливо, кодують рецептори. Гени послідовно інактивували, і внаслідок таких експериментів доктор Патапутян визначив ген, при придушенні активності якого клітини ставали нечутливими до механічних подразнень. Було відкрито досі невідомий механічночутливий канал!
Подальші дослідження показали, що відкриті іонні канали не лише необхідні для відчуття дотику. Один з каналів, Piezo2, відповідальний за відчуття положення та рухів тіла, так званої пропріоцепції. Досліджені іонні канали регулюють ще й низку важливих фізіологічних процесів, зокрема дихання, контроль сечового міхура та артеріальний тиск.
Уродженець Лівану Ардем Патапутян, працюючи в США, зумів віднайти, дослідити та описати іонні канали, які працюють як «молекулярні термометри» людського організму та активуються змінами теплової енергії навколо людини.
Висновок. Дослідницькі лабораторії та стартапи в усьому світі отримали добре теоретичне, а почасти й практичне обґрунтування можливих винаходів у фармакології, лікування чисельних розладів здоров’я, створення біороботів та аналізаторів нового покоління. Як ми розуміємо, може йтися навіть про такі глобальні проблеми людства, як гіпертонія.
Напевно, не оминуть своєю увагою роботи нобелівських лауреатів й дослідники та розробники систем віртуальної реальності. Можливо, нарешті реалізуються мрії кінематографістів та розробників комп’ютерних ігор про максимальне наближення їхніх продуктів до реального життя. Коли, перебуваючи в залі кінотеатру, можливо буде відчути жар пустелі, або холод гірських піків , а згодом - духмяний запах свіжого сіна та лугових квітів.
Дмитро Редько, Київ
