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Nobel 2021 per la Medicina alla scoperta dei recettori per temperatura e tatto

Il Nobel 2021 per la Medicina per la scoperta dei recettori sensibili al caldo, al freddo e alla pressione, ha chiarito un aspetto fondamentale della fisiologia, e sta contribuendo alla scoperta di nuovi farmaci.

I premiati di quest’anno hanno dato contributi fondamentali allo scoperta dei canali ionici posti sulla superficie delle cellule nervose che si aprono in risposta alle alte e basse temperature e quelli che reagiscono alla pressione, due fattori fondamentali che consentono all’organismo d’interagire con l’ambiente

Le Scienze – 4 ottobre 2021

Il Nobel per la fisiologia o la medicina è andato quest’anno David Julius e Ardem Patapoutian per la loro scoperta dei recettori che nell’organismo consentono di percepire la temperatura e sono alla base del senso del tatto.

David Julius è nato nel 1955 a New York, negli Stati Uniti. Dopo la laurea al Massachusetts Institute of Technology nel 1977, ha conseguito il dottorato presso l’Università della California a Berkeley nel 1984. Lavora attualmente per l’Università della California a San Francisco. È stato insignito di numerosi riconoscimenti per il suo lavoro di ricerca, come lo Shaw Prize in Life Science and Medicine nel 2010 e il Breakthrough Prize in Life Sciences nel 2020.

Ardem Patapoutian, classe 1967, è nato a Beirut, in Libano. Emigrato negli Stati Uniti per sfuggire alla guerra che ha investito il paese nel 1982, si è laureato in biologia cellulare e dello sviluppo presso l’Università della California a Los Angeles, conseguendo poi il PhD in biologia presso il California Institute of Technology nel 1996. Dopo un periodo all’Università della California a San Francisco (UCSF), ha lavorato per diversi anni per l’Howard Hughes Medical Institute dello Scripps Research di La Jolla, in California, e per il Novartis Institute of Genomics.

La ricerca sulle vie che permettono al cervello di reagire ai diversi input meccanici e termici che stimolano la pelle ha una lunga storia, che può essere fatta risalire al filosofo Cartesio. Bisogna però aspettare i primi anni del Novecento per le ricerche di carattere scientifico che hanno permesso di individuare le fibre nervose altamente specializzate del senso del tatto, che consentono di distinguere tra stimoli dolorosi e non dolorosi, una scoperta che è valsa a Joseph Erlangen ed Herbert Gasser il premio Nobel per la fisiologia o la medicina nel 1944.

Da allora, molti scienziati si sono dedicati a cercare di capire come il senso del tatto sia talmente raffinato da permettere di distinguere per esempio superfici ruvide da superfici lisce. Fino agli anni novanta, tuttavia, rimaneva ancora una zona d’ombra sugli specifici processi molecolari che traducono il calore o gli stimoli meccanici in segnali elettrici che corrono poi lungo il sistema nervoso.

La chiave per rispondere a simili domande era in una piccola molecola, la capsaicina, contenuta nel peperoncino e responsabile della piccantezza di questo alimento.

Negli ultimi anni novanta, David Julius, ricercatore dell’Università della California a San Francisco, ha usato un metodo molto lungo e laborioso per individuare quale proteina fosse responsabile della reazione alla capsaicina. A questo scopo, aveva realizzato una libreria di milioni di frammenti del DNA corrispondenti ai geni che si trovavano espressi nelle cellule nervose reattive a questa sostanza. Facendo esprimere tali geni in cellule in coltura che normalmente ne erano prive, Julius è riuscito a individuare una proteina che costituisce un canale ionico battezzato TRPV1, una sorta di porta molecolare posta sulla superficie di una cellula che lascia entrare determinati ioni solo in risposta a una temperatura superiore a 43 °C. La scoperta fondamentale è che proprio l’apertura di questo canale ionico ci fa percepire come dolorosa una temperatura elevata.

Questa scoperta ha aperto la strada allo studio, con una tecnica analoga, della sensazione del freddo, sfruttando il mentolo, la sostanza contenuta nella menta che dà la sensazione di freschezza. Julius e, indipendentemente da lui Ardem Patapoutian, dell’Howard Hughes Medical Institute dello Scripps Research di La Jolla, in California, sono riusciti a scoprire il canale ionico TRPM8, che in modo del tutto simile a TRPV1, si apre alla basse temperature, funzionando come un recettore per il freddo.

A quel punto restava da dedicarsi all’altro mistero rimasto irrisolto, riguardante i meccanismi molecolari sottostanti alla percezione degli stimoli meccanici. Utilizzando una linea cellulare che emetteva un segnale elettrico misurabile quando le singole cellule erano punzecchiate con una micropipetta e procedendo con la selezione, tra una moltitudine di geni, di quelli che esprimevano proteine collegate alla sensibilità meccanica, i due ricercatori hanno identificato due canali ionici sensibili alla pressione, denominati Piezo1 e Piezo2, espressi a elevati livelli sulla superficie dei neuroni sensoriali.

Studi successivi hanno poi dimostrato che tali recettori sono fondamentali non solo per il senso del tatto, ma anche per la propriocezione (cioè la capacità di percepire posizione e movimento del proprio corpo), nonché per la regolazione della pressione sanguigna, della respirazione e per il controllo della vescica (e del rimodellamento dell’osso).

Il riconoscimento dello svedese Karolinska Institutet va dunque a un contributo di ricerca fondamentale, un unico metodo che ha permesso di scoprire le molteplici sfumature del senso del tatto e della percezione del calore, due elementi fondamentali che ci permettono di interagire con l’ambiente circostante.

Studi successivi hanno chiarito che queste proteine sono coinvolte anche nella regolazione della pressione sanguigna, della respirazione e del rimodellamento dell’osso.

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Redazione Fedaiisf

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