刚刚，2021 年诺贝尔生理学或医学奖公布！
生物学霸
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北京时间 2021 年 10 月 4 日，瑞典卡罗琳医学院宣布，将 2021 年诺贝尔生理学或医学奖授予 David J. Julius 和 Ardem Patapoutian ，以表彰他们在痛觉和触觉领域研究方面所作出的贡献。
图片来源：诺奖官网
朱利叶斯利用辣椒素「一种来自辣椒的刺激性化合物，可引起灼热感」来识别皮肤神经末梢中对热有反应的传感器。
帕塔普蒂安通过压敏细胞发现了一类可以对皮肤和内部器官中的机械刺激做出反应新型传感器。
两位获奖者阐明了感官与环境之间复杂相互作用的关节环节，这些突破性的发现开启了关于痛觉和触觉领域研究的大门，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。
David J. Julius
美国生理学家。加利福尼亚大学旧金山分校教授，发现了产生痛觉的细胞信号机制。曾获邵逸夫生命科学及医学奖。 1984 年于加州大学伯克利分校获博士学位，2004 年入选美国科学院院士。2017 年获加拿大盖尔德纳国际奖。他的团队为研发新一代非阿片类精准止痛药创造了坚实的理论基础。瑞典《每日新闻》预测，朱利叶斯将因发现痛觉感受器对痛苦、温度、辣椒的辣素有同样反应，而获得诺贝尔医学奖。
Ardem Patapoutian
美国分子生物学家和神经学家。就职于 Scripps 研究所，确认了 PIEZOs 基因的压力感应。PIEZOs 可形成离子通道，负责皮肤内默克尔细胞（Merkel cells）和触觉终端，本体感受器的压力。1996 年获得加州理工学院生物学博士学位。他为识别由温度、机械力或细胞体积增加激活的新型离子通道和受体做出了重大贡献。于 2020 年获得卡夫利神经科学奖和 BBVA 基金会生物学/生物领域知识前沿奖
感知能力对于生物的生存至关重要，眼观，耳听，鼻嗅，我们可以通过多种多样的方式去感受世界，这也是我们和周围世界互动的基础。
在日常生活中，我们或许对自身对于冷、热，以及痛觉的感知觉得理所应当，但痛觉和触觉的神经冲动如何启动，从而让我们得以感知温度、压力，一直是生物学领域一个恼人的关键问题。
而今年的两位诺贝尔生理学奖得主则告诉了大家：
我们如何感知世界。
数千年来，人们都对自身如何感知世界存在好奇，但其背后的机制如何却一直未曾得到解决。
尽管约瑟夫·厄兰格和赫伯特·加瑟发现了不同类型的感觉神经纤维可以对不同的刺激做出反应，证明了神经细胞高度已经专门用于检测和转导不同类型的刺激，但我们依旧对神经系统如何感知环境一无所知。
然而，这一切都在上世纪末迎来了转机。
在上世纪 90 年代后期，美国旧金山加利福尼亚大学的朱利叶斯通过分析辣椒素如何引发我们接触辣椒时感受到的灼烧感，迈出了关键的一步。
众所周知，辣椒素可以激活引起疼痛感的神经细胞，为了研究辣椒素的作用机制，朱利叶斯和他的同事创建了一个包含数百万个 DNA 片段的文库，这些片段对应感觉神经元中表达的基因，这些基因可以对疼痛、热和触摸做出反应。
朱利叶斯及其同事假设该文库将包含编码能够与辣椒素反应的蛋白质的 DNA 片段，经过艰苦的搜索，他们最终确定了一个能够使细胞对辣椒素敏感的基因。
辣椒素感应基因由此被科学家们发现！
进一步的实验表明，鉴定出的感应基因编码了一种新的离子通道蛋白，这种新发现的辣椒素受体后来被命名为 TRPV1。当朱利叶斯研究这种蛋白质对热的反应能力时，他意识到他发现了一种热敏受体，这种受体在感觉疼痛的温度下会被激活。
David J. Julius
美国生理学家。加利福尼亚大学旧金山分校教授，发现了产生痛觉的细胞信号机制。曾获邵逸夫生命科学及医学奖。 1984 年于加州大学伯克利分校获博士学位，2004 年入选美国科学院院士。2017 年获加拿大盖尔德纳国际奖。他的团队为研发新一代非阿片类精准止痛药创造了坚实的理论基础。瑞典《每日新闻》预测，朱利叶斯将因发现痛觉感受器对痛苦、温度、辣椒的辣素有同样反应，而获得诺贝尔医学奖。
Ardem Patapoutian
美国分子生物学家和神经学家。就职于 Scripps 研究所，确认了 PIEZOs 基因的压力感应。PIEZOs 可形成离子通道，负责皮肤内默克尔细胞（Merkel cells）和触觉终端，本体感受器的压力。1996 年获得加州理工学院生物学博士学位。他为识别由温度、机械力或细胞体积增加激活的新型离子通道和受体做出了重大贡献。于 2020 年获得卡夫利神经科学奖和 BBVA 基金会生物学/生物领域知识前沿奖
感知能力对于生物的生存至关重要，眼观，耳听，鼻嗅，我们可以通过多种多样的方式去感受世界，这也是我们和周围世界互动的基础。
在日常生活中，我们或许对自身对于冷、热，以及痛觉的感知觉得理所应当，但痛觉和触觉的神经冲动如何启动，从而让我们得以感知温度、压力，一直是生物学领域一个恼人的关键问题。
而今年的两位诺贝尔生理学奖得主则告诉了大家：
我们如何感知世界。
数千年来，人们都对自身如何感知世界存在好奇，但其背后的机制如何却一直未曾得到解决。
尽管约瑟夫·厄兰格和赫伯特·加瑟发现了不同类型的感觉神经纤维可以对不同的刺激做出反应，证明了神经细胞高度已经专门用于检测和转导不同类型的刺激，但我们依旧对神经系统如何感知环境一无所知。
然而，这一切都在上世纪末迎来了转机。
在上世纪 90 年代后期，美国旧金山加利福尼亚大学的朱利叶斯通过分析辣椒素如何引发我们接触辣椒时感受到的灼烧感，迈出了关键的一步。
众所周知，辣椒素可以激活引起疼痛感的神经细胞，为了研究辣椒素的作用机制，朱利叶斯和他的同事创建了一个包含数百万个 DNA 片段的文库，这些片段对应感觉神经元中表达的基因，这些基因可以对疼痛、热和触摸做出反应。
朱利叶斯及其同事假设该文库将包含编码能够与辣椒素反应的蛋白质的 DNA 片段，经过艰苦的搜索，他们最终确定了一个能够使细胞对辣椒素敏感的基因。
辣椒素感应基因由此被科学家们发现！
进一步的实验表明，鉴定出的感应基因编码了一种新的离子通道蛋白，这种新发现的辣椒素受体后来被命名为 TRPV1。当朱利叶斯研究这种蛋白质对热的反应能力时，他意识到他发现了一种热敏受体，这种受体在感觉疼痛的温度下会被激活。
朱利叶斯使用辣椒中的辣椒素来鉴定 TRPV1，这是一种由热感激活的离子通道
图片来源：诺奖官网
虽然感知温度的机制已经被揭开，但机械压力如何转化为我们的触觉仍是未解之谜。
另一位诺奖得主帕塔普蒂安则对此作出了突出贡献。
帕塔普蒂安和他的合作者首先确定了一种细胞系，当用微量移液管戳碰单个细胞时，该细胞系会发出可测量的电信号。他们假设在这些细胞中被机械力激活的受体是离子通道，并鉴定了 72 个编码可能受体的候选基因。他们将这些基因一一灭活，以发现负责研究细胞机械敏感性的基因。
经过艰苦的搜索，帕塔普蒂安和他的同事们成功地确定了一个基因，该基因的沉默使细胞对微量移液器的戳刺不敏感。
至此，一种全新的、完全未知的机械敏感离子通道已被发现，并以希腊语中表示压力的词命名为 Piezo1，而后，第二个相关的基因被发现并命名为 Piezo2。
帕塔普蒂安使用培养的机械敏感细胞来识别由机械力激活的离子通道
图片来源：诺奖官网
朱利叶斯和帕塔博蒂安的独立发现正在彻底改变我们对于感觉探测的认知，并将对解决全球健康和疾病问题产生深远影响。
最后，再次祝贺两位科学家获得今年的诺奖！
参考文献：
1. Caterina MJ, Schumacher MA, Tominaga M, Rosen TA, Levine JD, Julius D. The capsaicin receptor: a heat-activated ion channel in the pain pathway. Nature 1997:389:816-824.
2. Tominaga M, Caterina MJ, Malmberg AB, Rosen TA, Gilbert H, Skinner K, Raumann BE, Basbaum AI, Julius D. The cloned capsaicin receptor integrates multiple pain-producing stimuli. Neuron 1998:21:531-543.
3. Caterina MJ, Leffler A, Malmberg AB, Martin WJ, Trafton J, Petersen-Zeitz KR, Koltzenburg M, Basbaum AI, Julius D. Impaired nociception and pain sensation in mice lacking the capsaicin receptor. Science 2000:288:306-313
4. McKemy DD, Neuhausser WM, Julius D. Identification of a cold receptor reveals a general role for TRP channels in thermosensation. Nature 2002:416:52-58
5. Peier AM, Moqrich A, Hergarden AC, Reeve AJ, Andersson DA, Story GM, Earley TJ, Dragoni I, McIntyre P, Bevan S, Patapoutian A. A TRP channel that senses cold stimuli and menthol. Cell 2002:108:705-715
6. Coste B, Mathur J, Schmidt M, Earley TJ, Ranade S, Petrus MJ, Dubin AE, Patapoutian A. Piezo1 and Piezo2 are essential components of distinct mechanically activated cation channels. Science 2010:330: 55-60
7. Ranade SS, Woo SH, Dubin AE, Moshourab RA, Wetzel C, Petrus M, Mathur J, Bégay V, Coste B, Mainquist J, Wilson AJ, Francisco AG, Reddy K, Qiu Z, Wood JN, Lewin GR, Patapoutian A. Piezo2 is the major transducer of mechanical forces for touch sensation in mice. Nature 2014:516:121-125
题图来源：诺奖官网
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