Nobel Tıp Ödülü

2021 Nobel Ödülünün fizyoloji ve tıp alanındaki sahipleri David Julius ve Ardem Patapoutian’ın TRPV1, TRPM8 ve Piezo kanalları üzerine gerçekleştirdikleri çığır açan keşifleri; ısı, soğuk ve mekanik kuvvetlerin çevremizi algılamamıza ve ona uyum sağlamamıza izin veren sinir uyarılarını nasıl başlatabileceğini anlamamızı sağlamıştır.

İnsanlığın karşılaştığı en büyük gizemlerden biri, çevremizi nasıl algıladığımız sorusudur. Duyularımızın altında yatan mekanizmalar binlerce yıldır merak duygumuzu tetiklemiştir, örneğin; ışığın gözler tarafından nasıl algılandığı, ses dalgalarının iç kulaklarımızı nasıl etkilediği ve farklı kimyasal bileşiklerin burun ve ağzımızdaki alıcılarla nasıl etkileştiği, koku ve tat oluşumu gibi faktörler insanlığın merak konusu olmuştur.

Duyularımız hayatta kalabilmemiz için gereklidir; sıcak, soğuk ve dokunma duyularımız çevremiz ile iletişimimizin temelini oluşturur.

Joseph Erlanger ve Herbert Gasser, ağrılı ve ağrısız dokunmaya verilen tepkiler gibi farklı uyaranlara tepki veren farklı tipteki duyusal sinir liflerini keşfetmeleri sonucu, 1944 yılında Nobel Fizyoloji ve Tıp ödülüne layık görüldüler.¹ O zamandan beri, sinir hücrelerinin, farklı uyaran türlerini algılamak ve dönüştürmek için son derece gelişmiş olduğu ve çevremizin nüanslı bir şekilde algılanmasını sağladıkları gösterilmiştir; örneğin; parmak uçlarımız aracılığıyla yüzeylerin dokusundaki farklılıkları hissetme kabiliyetimiz veya hem hoşa giden sıcaklığı hem de acı veren ısıyı ayırt etme yeteneğimiz gibi faktörler, sinir hücrelerinin gelişmişliğine ve bu hücrelerin insan algısındaki boyutuna kanıt olarak gösterilebilir.

David Julius ve Ardem Patapoutian'ın keşiflerinden önce, sinir sisteminin çevremizi nasıl algıladığı ve yorumladığı konusundaki anlayışımız hâlâ çözülmemiş temel bir soru içeriyordu: Sinir sisteminde sıcaklık ve mekanik uyarılar elektriksel uyarılara nasıl dönüştürülür?

David Julius, cildin sinir uçlarında ısıya tepki veren bir sensörü tanımlamak için acı biberden yanma hissine neden olan keskin bir bileşik olan kapsaisin kullanmıştır.^2,3 Julius, kapsaisine duyarlı hale getiren geni bulmuş ve bu genin yeni bir iyon kanalı proteinini kodladığını (TRPM1) göstermiştir.^3,4 Julius, proteinin ısıya tepki verme yeteneğini araştırdığında, acı verici olarak algılanan sıcaklıklarda aktive olan, ısıyı algılayan bir reseptör keşfettiğini fark etmiştir.⁵

Ardem Patapoutian ise David Julius’tan bağımsız olarak derideki ve iç organlardaki mekanik uyaranlara yanıt veren yeni bir sensör sınıfını keşfetmek için basınca duyarlı hücreler üzerinde çalışmıştır.⁶

Patapoutian, soğukla aktive olduğu gösterilen bir reseptör olan TRPM8'i tanımlamak için bir kimyasal madde olan mentol kullanarak TRPM1 ve TRPM8 ile ilgili ek iyon kanalları tanımlamış ve bunların bir dizi farklı sıcaklıkta aktive olduklarını bulmuştur.⁶ Patapoutian ve arkadaşları, hücreleri mikropipetle dürtmeye karşı duyarsız hale getiren tek bir susturucu geni tanımlamayı başarmış ve yeni bir mekanik duyarlı iyon kanalı keşfederek Yunanca basınç (píesh; píesi) kelimesinden türeyen Piezo1 ve Piezo2 reseptörlerini adlandırmıştır.⁷

Duyusal nöronların yüksek seviyelerde Piezo2 ifade ettiği bulunmuş ve takip eden çalışmalar, Piezo1 ve Piezo2'nin hücre zarları üzerinde basınç uygulanmasıyla doğrudan aktive olan iyon kanalları olduğunu kesin olarak ortaya koymuştur.^8,9

Bu yılki Nobel Ödülü'ne layık görülen keşiflerle birlikte başlayan ve yoğun olarak devam eden araştırmalar, reseptörlerin çeşitli fizyolojik süreçlerdeki işlevlerini açıklamaya odaklanmaktadır. Bu bilginin, kronik ağrı da dahil olmak üzere çok çeşitli hastalık durumlarına yönelik tedaviler geliştirmek için kullanılacağı öngörülmektedir.¹⁰