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

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

我們感知熱、冷和觸覺(jué)的能力對于生存至關(guān)重要，并且是我們與周?chē)澜缁?dòng)的基礎。在日常生活中，我們認為這些感覺(jué)是理所當然的，但是神經(jīng)沖動(dòng)是如何啟動(dòng)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(gè)問(wèn)題。

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

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

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

這些突破性發(fā)現啟動(dòng)了密集的研究活動(dòng)，導致我們對神經(jīng)系統如何感知熱、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)境之間復雜相互作用的理解中發(fā)現了關(guān)鍵的缺失環(huán)節。

人類(lèi)面臨的一大謎團是我們如何感知環(huán)境的問(wèn)題。幾千年來(lái)，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(xiàn)，聲波如何影響我們的內耳，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(lái)感知我們周?chē)氖澜纭?/span>

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

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

從那時(shí)起，已經(jīng)證明神經(jīng)細胞高度專(zhuān)門(mén)用于檢測和轉導不同類(lèi)型的刺激，從而可以對我們周?chē)沫h(huán)境進(jìn)行細微的感知；例如，我們通過(guò)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·朱利葉斯 (David Julius)

大衛·朱利葉斯（David Julius）是美國生理學(xué)家，美國科學(xué)院院士?，F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)生疼痛超敏反應的分子機制的開(kāi)創(chuàng )性發(fā)現”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如何讓我們感知我們的世界。其中一個(gè)代表性方面是利用天然物質(zhì)的力量來(lái)闡明觸覺(jué)和痛覺(jué)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(jué)神經(jīng)纖維上發(fā)現了被熱、冷或化學(xué)刺激物激活的離子通道，提供了對熱感覺(jué)、疼痛和瘙癢過(guò)程的分子級洞察。在遺傳、電生理、結構和行為方法的幫助下，他的小組正在尋找如何調節這些離子通道以應對腫瘤生長(cháng)、感染或產(chǎn)生炎癥和疼痛超敏反應等形式的損傷。這些基礎科學(xué)研究有助于為新型鎮痛****物的發(fā)現和開(kāi)發(fā)奠定基礎。

在 1990 年代后期，美國舊金山加利福尼亞大學(xué)的大衛·朱利葉斯（David Julius）通過(guò)分析化學(xué)化合物辣椒素如何引起我們接觸辣椒時(shí)的灼燒感，看到了重大進(jìn)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(gè)未解之謎。

大衛·朱利葉斯（David Julius）和他的同事創(chuàng )建了一個(gè)包含數百萬(wàn)個(gè) DNA 片段的庫，這些片段對應于感覺(jué)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。大衛·朱利葉斯（David Julius）及其同事假設該文庫將包含編碼能夠與辣椒素反應的蛋白質(zhì)的 DNA 片段。他們在通常不與辣椒素反應的培養細胞中表達了來(lái)自該集合的單個(gè)基因。經(jīng)過(guò)艱苦的搜索，確定了一個(gè)能夠使細胞對辣椒素敏感的基因。

這意味著(zhù)辣椒素感應基因被發(fā)現！進(jìn)一步的實(shí)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)現的辣椒素受體后來(lái)被命名為 TRPV1。當大衛·朱利葉斯（David Julius）研究蛋白質(zhì)對熱的反應能力時(shí)，他意識到他發(fā)現了一種熱敏受體，它在感覺(jué)疼痛的溫度下被激活。TRPV1 的發(fā)現是一項重大突破，為揭開(kāi)其他溫度感應受體開(kāi)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(lái)識別 TRPM8，這是一種被證明會(huì )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(shí)驗室開(kāi)展了研究項目，通過(guò)使用缺乏這些新發(fā)現基因的基因操作小鼠來(lái)研究這些通道在熱感覺(jué)中的作用。大衛·朱利葉斯（David Julius）對 TRPV1 的發(fā)現是一項突破，使我們能夠了解溫度差異如何在神經(jīng)系統中誘發(fā)電信號。雖然溫度感覺(jué)的機制正在展開(kāi)，但機械刺激如何轉化為我們的觸覺(jué)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(lài)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(huì )兼職擔任了一個(gè)研究職位。

自2014年以來(lái)，帕塔普蒂安一直是霍華德·休斯醫學(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導。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(jué)、觸覺(jué)、本體感覺(jué)、疼痛感和血管張力的調節方面，發(fā)揮著(zhù)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(lái)對那些機械敏感的離子通道（機械轉導）進(jìn)行識別。

根據谷歌學(xué)術(shù)的數據，截至2020年5月，帕塔普蒂安的h指數為68。帕塔普蒂安在2016年成為了美國科學(xué)促進(jìn)會(huì )的會(huì )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(huì )生物學(xué)/生物醫學(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，當用微量移液管戳單個(gè)細胞時(shí)，該細胞系會(huì )發(fā)出可測量的電信號。假設被機械力激活的受體是離子通道，在下一步中鑒定了 72 個(gè)編碼可能受體的候選基因。這些基因被一一滅活，以發(fā)現負責研究細胞機械敏感性的基因。

經(jīng)過(guò)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(gè)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，并以希臘語(yǔ)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(gè)基因被發(fā)現并命名為 Piezo2。阿德姆·帕塔波蒂安 (Ardem Patapoutian)的突破導致他和其他團隊發(fā)表了一系列論文，證明 Piezo2 離子通道對觸覺(jué)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(dòng)感知中發(fā)揮關(guān)鍵作用，稱(chēng)為本體感覺(jué)。在進(jìn)一步的工作中，Piezo1 和 Piezo2 通道已被證明可以調節其他重要的生理過(guò)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)或醫學(xué)獎。歷屆獲獎人中不乏改變醫學(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)現青蒿素的屠呦呦教授。

第一屆諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎的頒布是在1901年，現在就讓我們來(lái)盤(pán)點(diǎn)下1901年到2020年間環(huán)繞諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎發(fā)生的事情吧。

◆ 諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎的數量

從 1901 年開(kāi)始計算，一共有 111 屆諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎被頒發(fā)。其中有九年沒(méi)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(méi)有頒發(fā)諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎呢？在諾貝爾基金會(huì )章程上寫(xiě)道：如果在考慮范圍內的所有科學(xué)發(fā)現沒(méi)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中，諾貝爾獎沒(méi)有頒發(fā)。

◆ 共同分享和獨享的諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎

為什么諾獎可以共享？原因就寫(xiě)在諾貝爾基金會(huì )章程上：如果兩項科學(xué)發(fā)現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，那么諾貝爾獎可以同時(shí)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)叩臄盗?/span>

據統計，1901年至2020年間，前后共有227位諾貝爾生理學(xué)或醫學(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(shí)候年僅 32 歲。

最年長(cháng)的獲獎?wù)撸号孱D·勞斯，他發(fā)現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)或醫學(xué)獎，獲獎時(shí)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 - 格特魯德·B·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(méi)有人能夠獲得兩次或兩次以上的諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎。

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

歷屆諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎得主中，沒(méi)有人是在死后才獲獎的。從1974年開(kāi)始，諾貝爾基金會(huì )章程已經(jīng)明確表示，諾貝爾獎不能頒布給已經(jīng)過(guò)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)或醫學(xué)獎的一份官方聲明中表示，一位諾貝爾生理學(xué)或醫學(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)或醫學(xué)獎評審委員會(huì )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(kāi)的諾貝爾大會(huì )上，委員會(huì )頒布獎項的時(shí)候并不知道斯坦曼教授已經(jīng)離世。

◆ 諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎獲獎?wù)叩募彝?shù)

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)現糖原的催化轉化原因共同獲得1947年的諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎；

梅·布萊特·莫索爾和愛(ài)德華·莫索爾夫婦（May-Britt Moser and Edvard I. Moser）因發(fā)現構成大腦定位系統的細胞，共同獲得 2014 年的諾貝爾生理學(xué)或醫學(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，醫學(xué)獎）；

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

龍兄虎弟：

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

◆ 強制放棄諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎

只有一屆諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎被獲獎?wù)咚趪敊嗾邚娭埔蠓艞夘I(lǐng)獎。二戰期間，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(guò)，他們之后還是接收了諾貝爾獎證書(shū)和獎?wù)?，沒(méi)有獎金。

◆ 獲獎?wù)咭约八麄兊膶?zhuān)業(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(shí)所屬機構：美國國立衛生研究院（NIH）
獲獎原因：“發(fā)現丙型肝炎病毒?！?br />獎金份額：1/3

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

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

◆ 諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎的提名

在提名數據庫中，你可以發(fā)現很多有意思的事情，比如說(shuō)，奧地利神經(jīng)學(xué)者西格蒙德·佛洛伊德（1856-1939，如下圖），同時(shí)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)或醫學(xué)獎，卻從來(lái)沒(méi)有獲獎。

1929年，一位專(zhuān)家進(jìn)入了諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎評審委員會(huì )中，他表示佛洛伊德的工作沒(méi)有進(jìn)一步研討的必要，因為他覺(jué)得這樣的工作沒(méi)有科學(xué)價(jià)值。也許佛洛伊德的工作就是這樣不被諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎評審委員會(huì )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。

諾貝爾獎的提名數據被塵封了 50 年之久，才展現在世人面前。

◆ 諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎獎?wù)?/strong>

諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎獎?wù)率怯扇鸬涞袼芎偷窨趟囆g(shù)家埃里克·林德伯格設計，圖案描繪了一位醫學(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(huà)面。

◆ 諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎證書(shū)

諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎證書(shū)十分精美，可以說(shuō)每一本證書(shū)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(shū)法家制作而成。

◆ 諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎獎金

阿爾弗雷德·諾貝爾用他大部分的資產(chǎn)——超過(guò)3100萬(wàn)瑞典克朗（折合現在17億200萬(wàn)瑞典克朗）——成立一個(gè)基金會(huì )，將基金所產(chǎn)生的利息每年獎給在前一年中為人類(lèi)作出杰出貢獻的人，以表彰那些對社會(huì )做出卓越貢獻，或做出杰出研究、發(fā)明以及實(shí)驗的人士。

◆單詞“Laureates（獲獎?wù)撸钡膩?lái)源

單詞“Laureate（獲獎?wù)撸北玖x是戴著(zhù)桂冠的人。在希臘神學(xué)中，阿波羅就是這樣一個(gè)戴著(zhù)桂冠出場(chǎng)的人。桂冠則是由月桂樹(shù)（拉丁語(yǔ)：Laurusnobilis）的枝條和樹(shù)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(yù)的象征。

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參考：

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