爆冷！2021诺贝尔生理学/医学奖揭晓，重新认识“机械生物学”！
瑞典时间11：30，一年一度万众瞩目的诺贝尔奖揭晓。
诺贝尔生理学或医学奖拉开了序幕。生理学家大卫·朱利叶斯 (David Julius) 和神经科学家阿登·帕塔普提安 (Ardem Patapoutian) 二人因描述了人类如何通过神经冲动感知温度和压力的机制而获奖。
值得注意的是，二者也是2020年Kavli 神经科学奖获得者。
生理学家David Julius和神经科学家Ardem Patapoutian
获奖理由：这两位生理学或医学奖获得者的开创性发现解释了热、冷和触摸如何在神经系统中启动信号并传导，确定的离子通道对许多生理过程和疾病状况很重要。
诺贝尔大会在宣布该奖项的声明中说：“我们感知热、冷和触觉的能力对于生存至关重要，这巩固了我们与周围世界的互动。”
温度、疼痛和压力是人体触觉的一部分，也是人类五种主要感官中被了解最少的。
1997 年，Julius 及其同事鉴定并克隆了辣椒素受体，瞬时受体电位香草酸亚型1(TRPV1) 受体。随后，他确定并表征了多个其他在疼痛和躯体感觉中起作用的 TRP 通道。Patapoutian 的团队则克隆了 PIEZO1 和 PIEZO2，它们是机械敏感的离子通道，可以传递触觉，有时还传递疼痛。
TRPV1 和 PIEZO 通道的发现对镇痛药物开发有深远影响。目前，几个制药实验室正在努力确定作用于这些受体的分子，以治疗不同形式的慢性疼痛，例如与关节炎等炎症过程相关的疼痛。Julius 和 Patapoutian 为热感觉和机械感觉提供了分子和神经基础。
此外，这些发现开辟了一个研究领域，能够改变我们对支配身体机能的生理过程的理解方式，并具有重要的医学意义。
从这个意义上说，“机械生物学”这个新领域能够研究身体内部压力感受器的作用，例如在排泄系统等系统中，压力感受器在指示完整的膀胱或循环系统，控制血压方面起的重要作用。
最初，David Julius 发现，在摄入辣椒素时会引发口腔灼热感的受体也负责感知热量，这种受体发出的信号到达大脑，大脑决定热量是否足以烧伤组织，如果是，就会产生疼痛感。
Julius研究小组认为可以使用这些工具在分子尺度上尝试和理解疼痛感。
后来，Julius的研究小组成功地鉴定了辣味成分受体的基因，并开始研究相同蛋白质在人类中的功能，他们惊喜地发现加热细胞会引起受体的强烈激活。
他们继续沿着这条线进行研究，试图确定控制人体对寒冷感知的受体，他们发现它类似于检测辣椒素的受体。
“这些发现告诉我们，大自然使用一种共同的策略，使我们的神经系统能够通过一系列相似的分子来检测温度的变化，”这位科学家说。
Ardem Patapoutian 发现了感知皮肤和血管压力的机械力受体，从而推动了“机械生物学”这一交叉科发展。
Patapoutian 研究的出发点是观察到触觉是唯一能将物理信号（如压力）转换为身体理解的化学语言的“感觉”，但关于身体如何将这些物理力转化为化学语言，人们知之甚少。
他的团队开始寻找在实验室培养中对压力的物理刺激产生电反应的细胞，并分离出Piezo 1 和 Piezo 2 受体。
其中，Piezo1通道主要分布在在血管、膀胱和肾脏等组织器官中，而Piezo2主要负责在触觉、伤害感觉等感觉系统中的机械转导功能。
对于特定的疼痛感知，Piezo 2 是必需。比如被晒伤，或是触碰就觉得痛，这种疼痛形式是 Piezo 2 依赖性的。因此，Piezo 2 对于治疗神经性疼痛很重要。
Patapoutian 相信机械生物学将揭示细胞间通讯的其他方式，这对生物医学研究具有潜在的巨大影响，机械力在从细胞分裂一直到听觉、触觉和疼痛的方方面面都发挥着重要作用。
Patapoutian表示到目前为止，所有的发现只是这门新科学的冰山一角。
预测落空
在诺贝尔奖成立 120 周年之际，对诺奖的预测层出不穷，抗击乳腺癌的突破、细胞粘附、风湿病治疗的新途径、表观遗传学或抗生素耐药性的研究者都在生理学或医学奖的竞争者之列。
此前，mRNA 疫苗的先驱 Katalin Kariko 和 Drew Weissman被认为是强有力的竞争对手。在法国团队发现mRNA 60 年后（1965 年诺贝尔医学奖），他们被人们可能会是下一个赢家。
但此次爆冷早有征兆，理论上，诺贝尔遗嘱希望奖励过去一年的科学成就，但这一指示自 1901 年以来就从未得到遵循。
出于科学的谨慎，诺贝尔委员会倾向于将奖项颁给数年甚至数十年之前的科学成果，而mRNA疫苗的大批量应用才刚刚开始，可能需要更长的时间去观察其有效性。
但不可否认，每一位诺贝尔生理学和医学奖获得者都为科学的发展做出了卓越贡献。
过去十年获奖者分别是：
2020 年：
Michael Houghton（英国）、Harvey J. Alter（美国）和 Charles M. Rice（美国）在发现导致丙型肝炎的病毒方面发挥了重要作用。
2019 年：
William Kaelin（美国）、Gregg Semenza（美国）和 Peter Ratcliffe（英国）在细胞适应体内不同氧气水平方面的工作为癌症和贫血的治疗开辟了前景。
2018 年：
James P. Allison（美国）和 Tasuku Honjo（日本），他们对免疫疗法的研究已被证明在治疗恶性癌症方面特别有效。
2017 年：
Jeffrey C. Hall、Michael Rosbash 和 Michael W. Young（美国），他们展示了生物钟的复杂机制。
2016 年：
Yoshinori Ohsumi（日本）在自噬方面的工作，自噬是我们的细胞消化自身废物的过程，如果出现功能障碍，则会引发帕金森病或糖尿病。
2015 年：
William Campbell（爱尔兰/美国）、Satoshi Omura（日本）和 屠呦呦（中国），因为他们发现了抗寄生虫感染和疟疾的治疗方法。
2014 年：
John O'Keefe（英国/美国）和 May-Britt 和 Edvard Moser（挪威），他们研究了大脑的“内部 GPS”，这可以促进对“阿尔茨海默氏症”疾病的认识。
2013 年：
James Rothman、Randy Schekman 和 Thomas Südhof（美国），因为他们在细胞内运输方面的发现提高了人们对糖尿病等疾病的认识。
2012 年：
Shinya Yamanaka（日本）和 John Gurdon（英国），他们在干细胞可逆性方面的工作，这使得将干细胞转化成在人体中所有其他类型的组织成为可能。
2011 年：
Bruce Beutler（美国）、Jules Hoffmann（法国）和 Ralph Steinman（加拿大），他们对免疫系统的研究使人体能够抵御感染，支持接种疫苗和对抗癌症等疾病。
来源：
1.https://edition.cnn.com/2021/10/04/health/nobel-prize-medicine-physiology-winner-2021/index.html
2.https://www.bbva.com/en/david-julius-and-ardem-patapoutian-receive-frontiers-of-knowledge-award-for-identifying-the-sensors-that-enable-us-to-feel-pain-temperature-and-pressure/