剛剛，諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎頒發(fā)給分子生物學(xué)，溫度和觸覺感受器“突出重圍”！

北京時間10月4日下午5點30分，2021諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎評選結(jié)果揭曉，今年的諾貝爾生理學(xué)（醫(yī)學(xué)）獎授予大衛(wèi)·朱利葉斯（David Julius）和阿德姆·帕塔波蒂安 (Ardem Patapoutian)。他們發(fā)現(xiàn)了生物感知熱、冷和機械力的分子基礎(chǔ)，揭開了大自然的秘密之一。這項發(fā)現(xiàn)對我們感知、詮釋并與內(nèi)外部環(huán)境互動的能力至關(guān)重要。

我們感知熱、冷和觸覺的能力對于生存至關(guān)重要，并且是我們與周圍世界互動的基礎(chǔ)。在日常生活中，我們認為這些感覺是理所當(dāng)然的，但是神經(jīng)沖動是如何啟動的，并可以感知溫度和壓力的？今年的諾貝爾獎獲得者已經(jīng)解決了這個問題。

這項開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)解釋了我們的神經(jīng)系統(tǒng)中如何感知熱、冷和觸摸，解析的分子機制對許多生理過程和疾病條件都至關(guān)重要的，例如慢性病等。

大衛(wèi)·朱利葉斯（David Julius）利用辣椒素（一種來自辣椒的刺激性化合物，可引起灼熱感）來識別皮膚神經(jīng)末梢中對熱有反應(yīng)的傳感器。

阿德姆·帕塔波蒂安 (Ardem Patapoutian)使用壓敏細胞發(fā)現(xiàn)了一類新型傳感器，可以對皮膚和內(nèi)部器官中的機械刺激做出反應(yīng)。

這些突破性發(fā)現(xiàn)啟動了密集的研究活動，導(dǎo)致我們對神經(jīng)系統(tǒng)如何感知熱、冷和機械刺激的理解迅速增加。獲獎?wù)咴谖覀儗Ω泄倥c環(huán)境之間復(fù)雜相互作用的理解中發(fā)現(xiàn)了關(guān)鍵的缺失環(huán)節(jié)。

人類面臨的一大謎團是我們?nèi)绾胃兄h(huán)境的問題。幾千年來，我們感官的潛在機制激發(fā)了我們的好奇心，例如眼睛如何檢測光線，聲波如何影響我們的內(nèi)耳，以及不同的化合物如何與我們鼻子和嘴巴中的受體相互作用產(chǎn)生氣味和味道. 我們還有其他方式來感知我們周圍的世界。

想象一下在炎熱的夏日赤腳走過草坪。您可以感受到太陽的熱量、風(fēng)的撫摸以及腳下的每一片草葉。這些溫度、觸覺和運動的印象對于我們適應(yīng)不斷變化的環(huán)境至關(guān)重要。

在 17 世紀，哲學(xué)家勒內(nèi)·笛卡爾（René Descartes）設(shè)想了將皮膚的不同部分與大腦連接起來的線。通過這種方式，接觸明火的腳會向大腦發(fā)送機械信號。后來的發(fā)現(xiàn)揭示了記錄我們環(huán)境變化的特殊感覺神經(jīng)元的存在。約瑟夫·厄蘭格和赫伯特·加瑟因發(fā)現(xiàn)不同類型的感覺神經(jīng)纖維對不同的刺激做出反應(yīng)，例如對疼痛和非疼痛觸摸的反應(yīng)，獲得了 1944 年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。

從那時起，已經(jīng)證明神經(jīng)細胞高度專門用于檢測和轉(zhuǎn)導(dǎo)不同類型的刺激，從而可以對我們周圍的環(huán)境進行細微的感知；例如，我們通過指尖感受表面紋理差異的能力，或者我們辨別令人愉悅的溫暖和痛苦的熱的能力。

大衛(wèi)·朱利葉斯 (David Julius)

大衛(wèi)·朱利葉斯（David Julius）是美國生理學(xué)家，美國科學(xué)院院士?，F(xiàn)任加利福尼亞大學(xué)舊金山分校生理學(xué)系教授兼系主任，曾于2010年獲邵逸夫生命科學(xué)及醫(yī)學(xué)獎（The Shaw Prize）。1955年11月4日，朱利葉斯出生于美國紐約，1977年在麻省理工學(xué)院獲得本科學(xué)位，隨后在1984年從加州大學(xué)伯克利分校獲得博士學(xué)位，1989年在哥倫比亞大學(xué)完成博士后研究。

朱利葉斯2004年入選美國科學(xué)院院士，2010年因“皮膚感知疼痛刺激和溫度并產(chǎn)生疼痛超敏反應(yīng)的分子機制的開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)”獲邵逸夫獎，同年也獲得阿斯圖里亞斯親王獎科學(xué)技術(shù)獎。2017年獲加拿大蓋爾德納國際獎。朱利葉斯的研究工作主要集中在了解感官系統(tǒng)如何讓我們感知我們的世界。其中一個代表性方面是利用天然物質(zhì)的力量來闡明觸覺和痛覺的分子機制。例如，辣椒中的主要辛辣成分辣椒素如何引起灼痛，以及薄荷葉中的清涼劑薄荷醇如何喚起冰冷的清涼感。

使用這些和其他****物作為****理探針，他帶領(lǐng)團隊在感覺神經(jīng)纖維上發(fā)現(xiàn)了被熱、冷或化學(xué)刺激物激活的離子通道，提供了對熱感覺、疼痛和瘙癢過程的分子級洞察。在遺傳、電生理、結(jié)構(gòu)和行為方法的幫助下，他的小組正在尋找如何調(diào)節(jié)這些離子通道以應(yīng)對腫瘤生長、感染或產(chǎn)生炎癥和疼痛超敏反應(yīng)等形式的損傷。這些基礎(chǔ)科學(xué)研究有助于為新型鎮(zhèn)痛****物的發(fā)現(xiàn)和開發(fā)奠定基礎(chǔ)。

在 1990 年代后期，美國舊金山加利福尼亞大學(xué)的大衛(wèi)·朱利葉斯（David Julius）通過分析化學(xué)化合物辣椒素如何引起我們接觸辣椒時的灼燒感，看到了重大進步的可能性。已知辣椒素可以激活引起疼痛感的神經(jīng)細胞，但這種化學(xué)物質(zhì)如何真正發(fā)揮這種功能是一個未解之謎。

大衛(wèi)·朱利葉斯（David Julius）和他的同事創(chuàng)建了一個包含數(shù)百萬個 DNA 片段的庫，這些片段對應(yīng)于感覺神經(jīng)元中表達的基因，這些基因可以對疼痛、熱和觸摸做出反應(yīng)。大衛(wèi)·朱利葉斯（David Julius）及其同事假設(shè)該文庫將包含編碼能夠與辣椒素反應(yīng)的蛋白質(zhì)的 DNA 片段。他們在通常不與辣椒素反應(yīng)的培養(yǎng)細胞中表達了來自該集合的單個基因。經(jīng)過艱苦的搜索，確定了一個能夠使細胞對辣椒素敏感的基因。

這意味著辣椒素感應(yīng)基因被發(fā)現(xiàn)！進一步的實驗表明，鑒定出的基因編碼了一種新的離子通道蛋白，這種新發(fā)現(xiàn)的辣椒素受體后來被命名為 TRPV1。當(dāng)大衛(wèi)·朱利葉斯（David Julius）研究蛋白質(zhì)對熱的反應(yīng)能力時，他意識到他發(fā)現(xiàn)了一種熱敏受體，它在感覺疼痛的溫度下被激活。TRPV1 的發(fā)現(xiàn)是一項重大突破，為揭開其他溫度感應(yīng)受體開辟了道路。David Julius 和 Ardem Patapoutian 各自獨立地使用化學(xué)物質(zhì)薄荷醇來識別 TRPM8，這是一種被證明會被寒冷激活的受體。

與 TRPV1 和 TRPM8 相關(guān)的其他離子通道被確定并被一系列不同的溫度激活。許多實驗室開展了研究項目，通過使用缺乏這些新發(fā)現(xiàn)基因的基因操作小鼠來研究這些通道在熱感覺中的作用。大衛(wèi)·朱利葉斯（David Julius）對 TRPV1 的發(fā)現(xiàn)是一項突破，使我們能夠了解溫度差異如何在神經(jīng)系統(tǒng)中誘發(fā)電信號。雖然溫度感覺的機制正在展開，但機械刺激如何轉(zhuǎn)化為我們的觸覺和壓力感仍不清楚。

阿德姆·帕塔波蒂安 (Ardem Patapoutian)于1967年出生生于黎巴嫩貝魯特，是一名亞美尼亞裔美國籍分子生物學(xué)家和神經(jīng)科學(xué)家，目前是就職于加利福尼亞研究所。他于2021年獲得諾貝爾醫(yī)學(xué)獎。在1986年移民到美國之前，帕塔普蒂安曾就讀于貝魯特美國大學(xué)。他于1990年在加州大學(xué)洛杉磯分校獲得細胞和發(fā)育生物學(xué)學(xué)士學(xué)位，并于1996年在加州理工學(xué)院獲得生物學(xué)博士學(xué)位。在博士后研究期間，帕塔普蒂安在加州大學(xué)舊金山分校與路易斯·F·賴哈特一起工作。2000年，他成為了斯克里普斯研究所的助理教授。2000年至2014年間，他還在諾華研究基金會兼職擔(dān)任了一個研究職位。

自2014年以來，帕塔普蒂安一直是霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所(HHMI)的研究員。帕塔普提安的主要研究方向是傳感器的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。在對于那些由于溫度、機械力或細胞體積增加而被激活的新離子通道和受體的識別方面，帕塔普提安做出了重要貢獻。

帕塔普蒂安和他的同事證明，這些被激活的新離子通道，在對于溫度的感覺、觸覺、本體感覺、疼痛感和血管張力的調(diào)節(jié)方面，發(fā)揮著十分重要的作用。在他最近的研究工作中，他使用功能基因組學(xué)技術(shù)，來對那些機械敏感的離子通道（機械轉(zhuǎn)導(dǎo)）進行識別。

根據(jù)谷歌學(xué)術(shù)的數(shù)據(jù)，截至2020年5月，帕塔普蒂安的h指數(shù)為68。帕塔普蒂安在2016年成為了美國科學(xué)促進會的會員，并于2017年成為美國國家科學(xué)院成員，在2020年，他成為了美國藝術(shù)與科學(xué)院成員。此外，帕塔普蒂安在2017年獲得了W·奧爾登·斯賓塞獎，在2019年獲得了羅森斯蒂爾獎，并在2020年獲得了Kavli神經(jīng)科學(xué)獎和BBVA基金會生物學(xué)/生物醫(yī)學(xué)知識前沿獎。

阿德姆·帕塔波蒂安 (Ardem Patapoutian)和他的合作者首先確定了一種細胞系，當(dāng)用微量移液管戳單個細胞時，該細胞系會發(fā)出可測量的電信號。假設(shè)被機械力激活的受體是離子通道，在下一步中鑒定了 72 個編碼可能受體的候選基因。這些基因被一一滅活，以發(fā)現(xiàn)負責(zé)研究細胞機械敏感性的基因。

經(jīng)過艱苦的搜索，阿德姆·帕塔波蒂安 (Ardem Patapoutian)和他的同事們成功地確定了一個基因，該基因的沉默使細胞對微量移液器的戳刺不敏感。一種全新的、完全未知的機械敏感離子通道已被發(fā)現(xiàn)，并以希臘語中表示壓力的詞 (í; píesi) 命名為 Piezo1。

由于它與 Piezo1 的相似性，第二個基因被發(fā)現(xiàn)并命名為 Piezo2。阿德姆·帕塔波蒂安 (Ardem Patapoutian)的突破導(dǎo)致他和其他團隊發(fā)表了一系列論文，證明 Piezo2 離子通道對觸覺至關(guān)重要。此外，Piezo2 被證明在至關(guān)重要的身體位置和運動感知中發(fā)揮關(guān)鍵作用，稱為本體感覺。在進一步的工作中，Piezo1 和 Piezo2 通道已被證明可以調(diào)節(jié)其他重要的生理過程，包括血壓、呼吸和膀胱控制。

在諾貝爾獎體系中，有一部分是頒布給那些在生理學(xué)界或醫(yī)學(xué)界有杰出貢獻的科研工作者，這就是諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。歷屆獲獎人中不乏改變醫(yī)學(xué)世界的牛人，例如發(fā)明青霉素的弗萊明，還有我國杰出科研工作者、發(fā)現(xiàn)青蒿素的屠呦呦教授。

第一屆諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎的頒布是在1901年，現(xiàn)在就讓我們來盤點下1901年到2020年間環(huán)繞諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎發(fā)生的事情吧。

◆ 諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎的數(shù)量

從 1901 年開始計算，一共有 111 屆諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎被頒發(fā)。其中有九年沒有頒發(fā)相關(guān)獎項：1915、1916、1917、1918、1921、1925、1940、1941 以及 1942年。

那么為什么這些年都沒有頒發(fā)諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎呢？在諾貝爾基金會章程上寫道：如果在考慮范圍內(nèi)的所有科學(xué)發(fā)現(xiàn)沒有足夠的重要性，獎金將被保存至下一年。如果第二年，仍然不能頒發(fā)獎項，那么獎金將納入諾貝爾基金的受限資金中。而在第一次和第二次世界大戰(zhàn)中，諾貝爾獎沒有頒發(fā)。

◆ 共同分享和獨享的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎

為什么諾獎可以共享？原因就寫在諾貝爾基金會章程上：如果兩項科學(xué)發(fā)現(xiàn)都有資格獲得諾貝爾獎，那么諾貝爾獎的獎金可以平均分為兩等分。如果兩位或者兩位以上的科學(xué)家參與了一項能獲獎的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，那么諾貝爾獎可以同時頒發(fā)給他們。但是，一屆諾貝爾獎不能分給三位以上的獲獎?wù)摺?/span>

◆ 獲獎?wù)叩臄?shù)量

據(jù)統(tǒng)計，1901年至2020年間，前后共有227位諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獲獎?wù)摺?/span>

最年輕的獲獎?wù)撸浩駷橹?，該獎項最年輕的獲獎?wù)呤歉ダ椎吕锟恕·班廷（上圖），他和他的助手于 1923 年因成功分離胰島素而得獎，獲獎的時候年僅 32 歲。

最年長的獲獎?wù)撸号孱D·勞斯，他發(fā)現(xiàn)了病毒在某些癌癥中所扮演的角色，因而獲得 1966 年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎，獲獎時已經(jīng)87歲了。

◆ 女性獲獎?wù)?/strong>

全部 219 位獲獎?wù)咧?，只?12 名是女性。而在這 12 人中，只有巴巴拉·麥克林托克（如下圖）是獨享諾獎，其余均和他人分享當(dāng)年的諾獎。

這12人分別是：
1947 - 格蒂·特蕾莎·科里
1977 - 羅莎琳·薩斯曼·耶洛
1983 - 巴巴拉·麥克林托克
1986 - 麗塔·列維-蒙塔爾奇尼
1988 - 格特魯?shù)隆·埃利恩
1995 - 克里斯汀·紐斯林-沃爾哈德
2004 - 琳達·巴克
2008 - 弗朗索瓦絲·巴爾-西諾西
2009 - 伊麗莎白·布萊克本以及卡羅爾·格雷德
2014 - 梅·布萊特·莫索爾
2015 – 屠呦呦

◆ 多次獲獎?wù)?/strong>

迄今為止，還沒有人能夠獲得兩次或兩次以上的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。

◆ 死后才獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎的獲獎?wù)?/strong>

歷屆諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎得主中，沒有人是在死后才獲獎的。從1974年開始，諾貝爾基金會章程已經(jīng)明確表示，諾貝爾獎不能頒布給已經(jīng)過世的科學(xué)工作者，而在宣布獲獎后獲獎人才去世的情況不在其列。

在1974年之前，諾貝爾獎頒發(fā)給已故科學(xué)工作者的案例也只有兩例：1961年諾貝爾和平獎得主達格·哈馬舍爾德（Dag Hammarskj?ld）以及1931年諾貝爾文學(xué)獎得主埃利克·阿克塞爾·卡爾費爾德（Erik AxelKarlfeldt）。

而在 2011 年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎的一份官方聲明中表示，一位諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎得主拉爾夫·斯坦曼（Ralph Steinman，如上圖）在獲獎前三天已經(jīng)去世。但是，諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎評審委員會還是決定將獎項頒發(fā)給他，因為在瑞典卡羅林斯卡研究所召開的諾貝爾大會上，委員會頒布獎項的時候并不知道斯坦曼教授已經(jīng)離世。

◆ 諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獲獎?wù)叩募彝?/strong>

科學(xué)伉儷：

卡爾·科里和格蒂·科里夫婦（Gerty Cori and Carl Cori，如上圖）因發(fā)現(xiàn)糖原的催化轉(zhuǎn)化原因共同獲得1947年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎；

梅·布萊特·莫索爾和愛德華·莫索爾夫婦（May-Britt Moser and Edvard I. Moser）因發(fā)現(xiàn)構(gòu)成大腦定位系統(tǒng)的細胞，共同獲得 2014 年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。

父子兵：

漢斯·馮·奧伊勒-切爾平（Hans von Euler-Chelpin，化學(xué)獎）和烏爾夫·馮·奧伊勒-切爾平（Ulf vonEuler，醫(yī)學(xué)獎）；

阿瑟·科恩伯格（ArthurKornberg，醫(yī)學(xué)獎）和羅杰·科恩伯格（Roger D. Kornberg，化學(xué)獎）；

龍兄虎弟：

簡·丁伯根（Jan Tinbergen，經(jīng)濟學(xué)獎）和尼克拉斯·丁伯根（Nikolaas Tinbergen，醫(yī)學(xué)獎）；

◆ 強制放棄諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎

只有一屆諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎被獲獎?wù)咚趪?dāng)權(quán)者強制要求放棄領(lǐng)獎。二戰(zhàn)期間，阿道夫·希特勒駁回三位德國科學(xué)家接受諾貝爾獎的請求，其中就有 1939 年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎得主格哈德·多馬克（如上圖）。

另外兩位科學(xué)家分別是 1938 年諾貝爾化學(xué)獎得主理查德·庫恩以及 1939 年諾貝爾化學(xué)獎得主阿道夫·布特南特。不過，他們之后還是接收了諾貝爾獎證書和獎?wù)?，沒有獎金。

◆ 獲獎?wù)咭约八麄兊膶I(yè)領(lǐng)域

獲獎?wù)呱孀泐I(lǐng)域最普遍的是基因科學(xué)，共有 48 位科學(xué)家獲獎。

◆ 上屆諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎得主

哈維·詹姆斯·奧爾特（Harvey James Alter）
出生：1935年9月12日，美國紐約
獲獎時所屬機構(gòu)：美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）
獲獎原因：“發(fā)現(xiàn)丙型肝炎病毒?！?br />獎金份額：1/3

邁克爾·霍頓（Michael Houghton）
出生：1949 年，英國
獲獎時所屬機構(gòu)：加拿大埃德蒙頓阿爾伯塔大學(xué)
獲獎原因：“發(fā)現(xiàn)丙型肝炎病毒?！?br />獎金份額：1/3

查爾斯·M·賴斯（Charles M. Rice）
出生：1952 年 8 月 25 日，美國加利福尼亞州薩克拉門托
獲獎時所屬機構(gòu)：美國紐約州紐約市洛克菲勒大學(xué)
獲獎原因：“發(fā)現(xiàn)丙型肝炎病毒?！?br />獎金份額：1/3

◆ 諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎的提名

在提名數(shù)據(jù)庫中，你可以發(fā)現(xiàn)很多有意思的事情，比如說，奧地利神經(jīng)學(xué)者西格蒙德·佛洛伊德（1856-1939，如下圖），同時也是精神分析學(xué)界的奠基者，曾經(jīng)先后32次被提名諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎，卻從來沒有獲獎。

1929年，一位專家進入了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎評審委員會中，他表示佛洛伊德的工作沒有進一步研討的必要，因為他覺得這樣的工作沒有科學(xué)價值。也許佛洛伊德的工作就是這樣不被諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎評審委員會所接受。在1936年，佛洛伊德甚至被提名諾貝爾文學(xué)獎，提名者是他的相識，諾獎得主羅曼·羅蘭。

諾貝爾獎的提名數(shù)據(jù)被塵封了 50 年之久，才展現(xiàn)在世人面前。

◆ 諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獎?wù)?/strong>

諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獎?wù)率怯扇鸬涞袼芎偷窨趟囆g(shù)家埃里克·林德伯格設(shè)計，圖案描繪了一位醫(yī)學(xué)天才正伸出手用碗收集從石縫中流出的水，嘗試給懷中罹患疾病的少女解渴的畫面。

◆ 諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎證書

諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎證書十分精美，可以說每一本證書都是一件藝術(shù)品。它們都是由瑞典或者挪威最頂尖的藝術(shù)家和書法家制作而成。

◆ 諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獎金

阿爾弗雷德·諾貝爾用他大部分的資產(chǎn)——超過3100萬瑞典克朗（折合現(xiàn)在17億200萬瑞典克朗）——成立一個基金會，將基金所產(chǎn)生的利息每年獎給在前一年中為人類作出杰出貢獻的人，以表彰那些對社會做出卓越貢獻，或做出杰出研究、發(fā)明以及實驗的人士。

◆單詞“Laureates（獲獎?wù)撸钡膩碓?/strong>

單詞“Laureate（獲獎?wù)撸北玖x是戴著桂冠的人。在希臘神學(xué)中，阿波羅就是這樣一個戴著桂冠出場的人。桂冠則是由月桂樹（拉丁語：Laurusnobilis）的枝條和樹葉編織成的圓形王冠。在古希臘，桂冠一般授予體育競技的勝利者或是文學(xué)領(lǐng)域的佼佼者，是榮譽的象征。

-End-

參考：

https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2021/press-release/?utm_source=twitter&utm_medium=social&utm_campaign=2021_med_announcement