Lääketieteen Nobel-palkinto ja kosketuksen salaisuudet

Vuoden 2021 lääketieteen Nobel-palkinto myönnettiin tohtoreille David Julius ja Ardem Patapoutian vaikuttavasta kosketuksen salaisuuksien tutkimuksestaan. Vaikka tämä ei ole yksi arvostetuimmista aisteista aina yhä visuaalisemmassa maailmassamme, todellisuudessa se on oikea luonnon ihme.

Muinaisista ajoista lähtien olemme ihmetelleet, kuinka aistit toimivat. Alun perin keskityttiin kuitenkin enemmän näköön ja kuuloon, sillä niiden kautta luomme selvimmät yhteydet ympäristöömme. Tästä syystä kosketuksen salaisuudet pysyivät juurikin salaisuuksina aivan viime aikoihin asti.

1700-luvulla René Descartes uskalsi sanoa, että ihossa on verkostoja, joilla on tehtävä lähettää tietoa iholta aivoihin. Pohjimmiltaan hän oli oikeassa, vaikka hän ei tukenutkaan hypoteesiaan aidoilla todisteilla tai yksityiskohtaisilla selityksillä lisätutkimuksen helpottamiseksi. Kesti kaksi vuosisataa ennen kuin kosketuksen salaisuudet alkoivat paljastua.

“Tämän vuoden Nobel-palkinnon saajien uraauurtavat löydöt ovat antaneet meille mahdollisuuden ymmärtää, kuinka lämpö, kylmä ja mekaaninen voima voivat käynnistää hermoimpulssit, joiden avulla voimme havaita ympäröivän maailman ja sopeutua siihen.”

– Lääketieteen Nobel-palkinnon 2021 tuomaristo –

Jatkuvaa tutkimusta

1800-luvun ja 1900-luvun ensimmäisten vuosikymmenten aikana kosketuksen salaisuuksien paljastamisen polku eteni hitaasti.  Tiedemiehet tiesivät kyllä jo ennen 1940-lukua, että aistihermosoluja on olemassa ja että niiden tehtävänä on tallentaa tiettyjä muutoksia ympäristössä ja välittää ne iholta aivoihin.

Vuonna 1944 tuli ensimmäinen virstanpylväs. Kaksi tutkijaa nimeltä Joseph Erlanger ja Herbert Gasser havaitsivat, että kosketukseen liittyvien ärsykkeiden havaitsemiseksi ja muuttamiseksi aivoissa on olemassa erikoistuneita hermosäikeitä. He vahvistivat, että näiden avulla ihmiset pystyvät muun muassa erottamaan karkeat tekstuurit sileistä.

Erlanger ja Gasser saivat aikanaan lääketieteen Nobel-palkinnon näistä löydöistä. Useat kosketuksen salaisuudet jäivät kuitenkin edelleen piiloon. He eivät olleet vielä löytäneet mekanismia, jolla ilmiöt, kuten lämpötila tai paine, muuntautuvat sähköisiksi signaaleiksi, jotka sitten kulkevat hermoston läpi.

Kosketuksen salaisuudet

David Julius on amerikkalainen biokemisti Kalifornian yliopistossa San Franciscossa. Hän päätti sukeltaa kosketuksen salaisuuksiin 1990-luvun lopulla. Siihen mennessä tiedemiehet tiesivät jo aineesta nimeltä kapsaisiini. Tämä on yhdiste, joka aiheuttaa mm. chilipaprikan polttavan tunteen.

Lämpö

Kapsaisiini aiheuttaa kipua ja polttavaa tunnetta iholla. Tutkijat eivät kuitenkaan tienneet, miksi näin tapahtui. Julius ja hänen tiiminsä loivat jättimäisen kirjaston aistisoluissa olevista geeneistä. Kaikilla niillä on mahdollisuus reagoida kuumuuteen ja kipuun.

He lähtivät ajatuksesta, että joidenkin näistä geeneistä on reagoitava kapsaisiiniin. Valtavan etsinnän jälkeen he löysivät geenin, joka synnyttää proteiinin. Tämä puolestaan aktivoi reseptorin, jolle annettiin nimi TRPV1. Reseptori on osa solua, joka havaitsee, mikä sitä ympäröi.

Julius huomasi, että proteiini reagoi lämpöön. Hän huomasi, että se oli lämpöreseptori. Tämä avasi oven samanlaisten reseptorien löytämiseen ja niiden toimintamekanismin purkamiseen.

Paine

Ardem Patapoutian on biologi, jolla on lääketieteen tutkimuslaitos nimeltä Scripps Research. Hän suoritti useita kokeita löytääkseen paineen alaisena aktivoituvat reseptorit. Toisin sanoen ne, joiden avulla voimme erottaa mm. karkeat pinnat sileistä.

Näin Patapoutian löysi Piezo1- ja Piezo2-geenit. Hän havaitsi, että kun näitä ei ollut, se teki kehosta epäherkän pistohaavoille. Myöhemmin hän havaitsi, että Piezo2 on perustavanlaatuinen geeni kosketukselle, mutta myös toiselle aistille, jota kutsutaan proprioseptioksi. Tämä liittyy kehon asentoon ja liikkeisiin.

Nämä löydöt ovat olleet erittäin tärkeitä kosketuksen salaisuuksien paljastamisessa. Lisäksi ne loivat pohjan uudelle tutkimukselle, jonka tavoitteena oli löytää uusia ratkaisuja fyysiseen kipuun. Sekä Julius että Patapoutian palkittiin Nobel-palkinnolla, sillä heidän löytönsä ovat avanneet meille ihmisille toiveikkaan oven.