تم اليوم الإعلان عن الفائزين بجائزة نوبل في الطب أو الفسيولوجي لعام 2021

، وفاز بها مناصفةً كل من الأمريكي "ديفيد جوليوس David Julius" (65 عام) و الأمريكي ذو الأصول اللبنانية "آرديم باتابوتيان Ardem Patapoutian" (54 عام) لاكتشافاتهما في مجال مستقبلات الحرارة واللمس.

شرح الإنجاز بالتفصيل  

قدرتنا على الشعور بالحرارة والبرد واللمس ضرورية أكيد للبقاء على قيد الحياة، وبتدعم تفاعلنا مع العالم من حولنا؛ وبحياتنا اليومية منعتبر هالأحاسيس أمر مفروغ منّو، لكن كيف بدأت النبضات العصبية الي بتمكنّا من إدراك درجة الحرارة والضغط؟ هاد الشي يلي جاوبنا عنّو الباحثين الي فازوا بجائزة نوبل في الطب لهالسنة.

استخدم "ديڤيد" مركّب الكابسيسين capsaicin (الي بيعطي الفلفل الحار الإحساس الحارق الي منحس فيه لمّا ناكله) للتعرّف على مستشعر بالنهايات العصبية للجلد الي بيستجيب للحرارة. 

بينما استخدم "آرديم" خلايا حسّاسة للضغط لاكتشاف فئة جديدة من المستشعرات الي بتستجيب للمحفّزات الميكانيكية في الجلد والأجهزة الداخلية. 

هي الاكتشافات العظيمة كانت بمثابة طلقة البداية لأنشطة بحثية مكثفة الغرض منها زيادة فهمنا حول كيفية تفاعل جهازنا العصبي مع الحرارة، والبرودة، والمحفزات الميكانيكية لأنّو الفائزين ساهموا بمعرفة حلقة مفقودة غاية في الأهمية لفهمنا للعلاقة المُعقدة بين حواسنا والبيئة المحيطة فينا. 

قبل اكتشافات ديڤيد وآرديم كان في سؤال محوري غير مفهوم وهو: كيف بيتم تحويل المحفزات الميكانيكية لنبضات كهربائية في الجهاز العصبي؟

في نهاية عام 1990، رأى ديڤيد جوليوس إمكانية تحقيق إنجاز علمي عظيم من خلال تحليل الكيفيّة الي بسبّب فيها مركب الكابسيسين الشعور بالحرقة لمّا نلمس أو ناكل الفلفل الحار.. وكان معروف انّو الكابسيسين بينشّط الخلايا العصبية الي بتسبّب الإحساس بالألم، ولكن يبقى السؤال الأهم "كيف؟!"

أنشأ جوليوس وزملاؤه مكتبة تحتوي على ملايين من أجزاء الحمض النووي DNA المقابلة للجينات التي تُعبّر عن الخلايا العصبية الحسية الي بتتفاعل مع الألم والحرارة واللمس، وافترضوا انّو هالمكتبة حتشمل جزء الحمض النووي الي بينتج البروتين القادر ع التفاعل مع الكابسيسين. 

أخيرًا وبعد بحث شاق، تم تحديد جين واحد كان قادر على استشعار الكابسيسين!

 كشفت المزيد من التجارب أنّ هذا الجين مسؤول كمان  عن تشفير بروتين قناة أيونية جديدة  ion channel protein، وتم تسمية مستقبل الكابسيسين المكتشف "TRPV1". 

وبمزيد من البحث في قدرة هالبروتين ع الاستجابة للحرارة، أدرك ديڤيد انّو اكتشف مستقبل استشعار حراري يَنشط عند درجات حرارة بيعتبرها مؤلمة.

كان اكتشاف TRPV1 طفرة قادت لاكتشاف المزيد من مستقبلات استشعار الحرارة.

بشكل مستقل، استخدم كل من ديڤيد وآرديم المركب الكيميائي Menthol للكشف عن المستقبل TRPM8، وهو مستقبل ينشط في درجات الحرارة المنخفضة.

وتم اكتشاف قنوات أيونية أخرى مرتبطة بـ TRPV1 و TRPM8 وجدوا انّو بتمّ تنشيطها عند درجات حرارة مختلفة.

بدأت بعدها العديد من المختبرات برامج بحثية للتحقيق بأدوار هالقنوات في الإحساس بالحرارة باستخدام فئران معالجة وراثياً تفتقر للجينات المكتشفة حديثاً.

كان اكتشاف جوليوس لـ TRPV1 إنجاز سمح لنا بفهم كيف تحث الاختلافات في درجة الحرارة الإشارات الكهربائية في الجهاز العصبي.

وبحين انّو آليات الإحساس بدرجة الحرارة كانت عم تتكشف تدريجياً، إلا انّو كيفية تحويل المُحفزات الميكانيكية لإحساس باللمس والضغط كان غير معلوم. 

عثر الباحثون في وقت سابق على أجهزة استشعار ميكانيكية بالبكتيريا، لكن الآليات الي تعمل باللمس في الفقاريات كانت لا تزال غير معروفة.

وهون اجا دور آرديم الي كان حاطط ببالو يوصل للمستقبلات الي بتم تنشيطها من قبل المحفزات الميكانيكية.

وبالفعل استطاع باتابوتيان وزملاؤه التعرف على قناتين أيونيتين Piezo1 و Piezo2  (الاسم مشتق من كلمة يونانية تعني الضغط)، والي بتم تنشيطهم من خلال تطبيق ضغط على أغشية الخلايا؛ وذلك بعد العمل على 72 جين مختلف وإيقافهم واحد تلو الآخر لحد ما تم اكتشاف الجين المسئول عن الإحساس الميكانيكي بالخلايا المدروسة.

أدّى اكتشاف باتابوتيان إلى إثبات انّو القناة الأيونية Piezo2 ضرورية لشعور اللمس، وانّو بيلعب دور رئيسي باستشعار وضع الجسم والحركة المعروف بال Propreioception، وبعد المزيد من العمل، تبين انّو قنوات Piezo1 و Piezo2 تعمل على تنظيم عمليات فسيولوجية هامة إضافية متضمّنةً ضغط الدم والتنفس والسيطرة ع المثانة البولية.

النتيجة:

سمحتلنا الاكتشافات الرائدة لـ TRPV1 و TRPM8 و Piezo الي قدمها الفائزين هذا العام بجائزة نوبل، بانّو نفهم كيف يمكن للحرارة، والبرودة، والضغط إطلاق النبضات العصبية التي تسمح لنا بالإدراك والتكيف مع العالم من حولنا. 

وستعمل الأبحاث المستمرة والمُكثفة الي قاموا فيها على اكتشاف وظائف مجموعة متنوعة من العمليات الفسيولوجية؛ وأخيراً سيتم استخدام هالمعلومات لتطوير علاجات لمجموعة واسعة من الأمراض، بما في ذلك الألم المزمن.