透视诺贝尔》美2学者发现温度和触觉的感受体 获生医奖

2021年诺贝尔生医奖由美国学者朱里雅斯（David Julius）、帕塔普蒂安（Ardem Patapoutian）共同获奖。(图片来源 / facebook.com/nobelprize)

2021年诺贝尔生医奖由美国学者朱里雅斯（David Julius）、帕塔普蒂安（Ardem Patapoutian）共同获奖。两人在研究中首度发现人体所能感知温度和触觉的感受体（sensor），找出人体感官和环境之间相互作用的关键环节，让科学家能从生理学原理中，进一步找出解决疼痛、平衡、肥胖、或代谢等问题的方案。

朱里雅斯和帕塔普蒂安2人都是研究感受体和离子通道的佼佼者。纽约时报指出，两人获奖的关键，是让人类对神经系统的理解迈出巨大的一步。对于人体感官是如何与周遭环境互动，过去我们只知道其中的交互作用极为复杂，却不清楚具体的运作细节为何。

诺贝尔奖委员会在新闻稿中写道：「我们对冷热与触感的感受力，攸关生存、更攸关我们如何与周遭的世界互动。在日常生活中，我们把这些感受视为理所当然，却不知道神经脉冲（nerve impulse）是如何被启动的？温度和压力的感受又是如何被觉察到的？」而本次获奖者的研究，就解答了这个谜团。

1月颁发的BBVA基金会知识前沿奖：「温度、痛觉与压力的感受，大概是五感当中，人类了解最少的部分。而朱里雅斯和帕塔普蒂安的研究，为温度感知与机械感知，提供我们分子及神经层面的理解基础。」

(美国学者朱里雅斯（David Julius）。 图片来源 / BBVA Foundation)

●辣椒素受体 与温度和痛觉相关

朱里雅斯的研究主题，就是找到对于人体对温度的感觉。朱里雅斯在他的研究中使用辣椒素，并发现舌头在吃辣时，所感受到的辛辣灼热感，跟皮肤用来感知温度的受体是一样的，而这受体又被称作「辣椒素受体（TRPV1）」。

当辣椒素受体接收到热感时，会把讯息传到大脑，让大脑知道皮肤接触的温度，会不会太高、高到足以烧毁皮肤？如果温度过高，大脑就会制造痛觉，当我们感受到痛，我们就会自动把手或脚收回来，避免烧伤的风险。

「我期待朱里雅斯得奖很久了！」中研院生物医学研究所研究员兼副所长陈志成兴奋地说道。他指出，朱里雅斯所发现的辣椒素受体是研究痛觉的重大里程碑，大家都知道吃辣会有热痛感，但找到关键感受体的人是朱里雅斯。

「而且朱里雅斯的研究也让我们发现，原来发炎痛觉、神经痛觉、内脏痛觉等，都和温度有关，」中兴大学生命科学系教授林赫说道。

阳明交通大学生命科学院院长连正章解释，这是因为辣椒素受体遍布全身器官，与许多神经功能息息相关。

陈志成补充，辣椒素受体的发现奠定后续的研究发展，科学家找出人体更多对应的感受体，例如薄荷、哇沙米、芥末、肉桂等刺激物，在温度和痛觉上有系统性表现。「把研究的拼图凑齐，能发现人体对温度的感觉由不同受体负责。」

陈志成说，朱里雅斯的研究可实际运用在急慢性疼痛和发炎相关的治疗上，不少药厂会依此研发止痛药。

「所以朱里雅斯的发现对生命科学极具贡献，他得奖令科学家振奋，同时明白基础科学的重要性，」连正章说。

然而连正章也感慨，台湾愿意投入这项领域的年轻学子愈来愈少，是比较可惜的地方。目前仅高医的临床医学研究所助理教授谭俊祥，算是台湾在这领域的后起之秀。

(帕塔普蒂安（Ardem Patapoutian）。 图片来源 / BBVA Foundation)

●PIEZO蛋白质 可感应环境力学刺激

另外一个得奖者帕塔普蒂安，他是使用压力感知细胞，发现影响皮肤、血管与其他内部器官的机械力刺激（mechanical stimuli）感受体「PIEZO蛋白质」，并将机械生物学（mechanobiology）提升到新的层次。

机械生物学是个新兴的医学领域，范畴横跨生物学、机械工程学和物理学，整合多方的理论来解释生物体的生理反应。

帕塔普蒂安先前向美国医学媒体解释：「在研究与触觉、痛觉有关的外围神经系统时，我们发现最特别的，就是这些神经会做一件其他身体部位不会做的事：它们能够感受温度跟触感。」

至今，塔普蒂安的研究团队已经成功以3D视角建构出PIEZO蛋白质感受器，以更了解其细部的功能和运作机制。

陈志成表示，如果辣椒素受体对应的是刺激物和温度变化，那PIEZO蛋白质对应的就是力学刺激。PIEZO蛋白质是一种多功能的蛋白质，可对应环境的不同压力，例如皮肤物理性的触压、痛觉、排尿感觉、呼吸感觉、骨骼生长等，因此也能延伸开发止痛药物。

过去科学家找不到人体面对压力的正确传递通道，但帕塔普蒂安找到了，不只发现给细胞多少力学刺激，离子通道就会型变，让阳离子能通过，使神经细胞去极化和活化，也发现人体有完整的系统可感测周遭环境的力学变化。

陈志成说，PIEZO蛋白质也跟本体感觉有关，本体感觉是关乎我们走路是否平衡、会不会摔倒。此外，PIEZO蛋白质也和细胞结构和身体代谢有关，只要找到调控这离子通道的关键，说不定也能解决肥胖和代谢问题。