L'annuncio dell'assegnazione del Nobel per la medicina a Oslo - Ansa

Il Nobel per la Medicina o Fisiologia è andato agli americani David Julius e Ardem Patapoutian, premiati per le loro straordinarie scoperte dei meccanismi di come percepiamo attraverso il tatto e la temperatura.

Julius utilizzava la capsaicina, un composto pungente del peperoncino che induce una sensazione di bruciore, per identificare il sensore delle terminazioni nervose della pelle che risponde al calore. Patapoutian ha utilizzato cellule sensibili alla pressione per scoprire una nuova classe di sensori che rispondono a stimoli meccanici nella pelle e negli organi interni. Le loro scoperte vengono utilizzate per mettere a punto cure per una serie di malattie, tra cui il dolore cronico. Viene così premiata l'importanza di calore e tatto, proprio nell'era in cui gli esseri umani hanno dovuto metterli da parte, l'era delle distanze sociali causa pandemia di Covid.

I vincitori del premio hanno identificato i collegamenti critici mancanti nella comprensione della complessa interazione tra i sensi e l'ambiente. Nel 1944 Joseph Erlanger e Herbert Gasser avevano ricevuto il Nobel per la Medicina per la scoperta di diversi tipi di fibre nervose sensoriali che reagiscono a stimoli distinti, ad esempio, nelle risposte al tocco doloroso e non doloroso. Da allora è stato dimostrato che le cellule nervose sono altamente specializzate nel rilevare e trasdurre diversi tipi di stimoli, consentendo una percezione sfumata di ciò che ci circonda; ad esempio, la nostra capacità di percepire le differenze nella trama delle superfici attraverso la punta delle dita, o la nostra capacità di discernere sia il calore piacevole che il calore doloroso.

Prima delle scoperte di Julius e Patapoutian, la comprensione di come il sistema nervoso percepisce e interpreta l'ambiente non era completa. C'era una domanda fondamentale irrisolta: come vengono convertiti la temperatura e gli stimoli meccanici in impulsi elettrici nel sistema nervoso?

Un peperoncino da Nobel

di Vittorio A. Sironi

Nonostante provochi sensazioni forti e anche inizialmente francamente sgradevoli, il “piacevole” dolore del piccante che si prova quando si assaggiano i peperoncini sudamericani tipo habanero, si usa la salsa messicana tabasco o si consuma la giapponese salsa wasabi induce non solo ad apprezzarne le caratteristiche, ma anche a volerne assumerne ancora. Tale effetto dipende da una particolare molecola contenuta in questi cibi, la capsaicina, un irritante chimico che induce una sensazione di bruciore nei tessuti con cui viene a contatto.

La capsaicina si lega a un recettore specifico delle cellule nervose, chiamato TRPV1, che solitamente si attiva quando si è esposti a temperature elevate, in modo da avviare meccanismi di compenso in grado di riportare in equilibrio termico (“omeostasi” è il termine tecnico che designa questo processo) il nostro organismo. In tal modo la molecola piccante del peperoncino, quando entra in contatto con la nostra bocca, la manda letteralmente a fuoco, scatenando un falso allarme che induce il cervello a intervenire per compensare questa situazione pericolosa e dolorosa attraverso il rilascio di neurotrasmettori specifici, le endorfine, che non solo alleviano il dolore e ristabiliscono l’equilibrio termico-tattile perso, ma inducono anche una particolare sensazione euforica che trasforma il dolore del piccante in piacevole e appagante sensazione gustativa e corporea.

E’ proprio utilizzando questo pungente composto del peperoncino che l’americano David Julius, 65 anni, dell’università di San Francisco è riuscito a identificare i recettori cutanei della temperatura e i sensori delle terminazioni nervose alla base dei meccanismi che regolano la percezione del freddo e del caldo. Una scoperta che gli è valsa quest’anno l’assegnazione del Nobel per la medicina. Premio condiviso con il libanese Ardem Patapoutian, 54 anni, dello Scripps Research Institute di La Jolla, che ha invece realizzato studi fondamentali sui recettori del tatto, ampliando le conoscenze sui “corpuscoli di Pacini” – meccanorecettori sensoriali del derma scoperti e descritti per la prima volta nel 1835 dall’anatomista italiano Filippo Pacini (1812-1883) – e identificando le basi molecolari del funzionamento dei sensori che rispondo a stimoli meccanici sulla cute e negli organi interni.

Le ricerche dei due scienziati che lavorano in California sono fondamentali per comprendere i meccanismi alla base dei processi infiammatori e di quelli che portano alla percezione dolorosa. Servono per spiegare perché il nostro corpo è così efficiente nel riuscire a ritrovare rapidamente il suo equilibrio termico quando la temperatura esterna si alza provocando un eccessivo caldo o viceversa si abbassa diventando troppo fredda. Aiutano a capire come la stimolazione meccanica della cute e degli organi interni porti alla necessità di rapida compensazione rispetto alla pressione fisica esterna esercitata. Non sono solo studi fondamentali di fisiologia umana, ma sono scoperte che portano a possibili ricadute pratiche, aprendo interessanti prospettive sul piano farmacologico per arrivare a realizzare nuove efficaci terapie contro il dolore cronico.

Se si pensa che l’incidenza del dolore cronico nella popolazione mondiale è stimata tra il 15 e il 55 per cento si comprende l’importanza di questo Nobel assegnato a David Julius e Ardem Patapoutian.

Chi sono i neo premiati

David Julius è nato a New York il 4 novembre del 1955. Ha conseguito la laurea presso il Massachusetts Instituteof Technology nel 1977 e poi il dottorato presso l'Università della California, Berkeley nel 1984. Nel 1989 ha completato il post-dottorato con Richard Axel alla Columbia University. Nel1997, il laboratorio Julius ha clonato e caratterizzato TRPV1che è il recettore che rileva la capsaicina, la sostanza chimica che rende i peperoncini piccanti. Sorprendentemente, insieme al suo team di ricerca, hanno scoperto che TRPV1 rileva anche il calore. TRPV1 fa parte della grande famiglia di canalicationici TRP strutturalmente correlati. Gli animali privi diTRPV1 perdono la sensibilità al calore e alla capsaicina. Il laboratorio di Julius ha anche clonato e caratterizzato TRPM8(CMR1) e TRPA1, entrambi membri della superfamiglia TRP. Hanno dimostrato che TRPM8 rileva il mentolo e le temperature più fredde e TRPA1 rileva l'olio di mostarda (isotiocianato diallile). Queste osservazioni hanno suggerito che i canali TRPrilevano una vasta gamma di temperature e sostanze chimiche.

Il laboratorio di David Julius ha anche dato importanti contributi allo studio della percezione del dolore, scoprendo le tossine che modulano questi canali e descrivendo adattamenti unici dei canali in diverse specie. Attualmente Julius è professore all'Università della California, a San Francisco. Prima del Nobel, lo scienziato ha vinto numerosi altri premi, tra cui lo Shaw Prize in Life Science and Medicine nel 2010 e il Breakthrough Prize in Life Sciences nel 2020.

Ardem Patapoutian, con cui Julius condivide il premio più prestigioso, è nato nel 1967 a Beirut, Libano. È un biologo molecolare e neuroscienziato attivo presso lo Scripps Research di La Jolla, in California. Lo scienziato ha frequentato l'Università americana di Beirut prima di emigrare negli Stati Uniti nel 1986. Ha conseguito una laurea in biologia cellulare e dello sviluppo presso l Università della California, Los Angeles nel 1990 e un dottorato di ricerca in biologia presso il California Institute of Technology nel 1996. Nel suo post-doc, Patapoutian ha lavorato con Louis F. Reichardt presso l'Università della California a San Francisco. Nel 2000 è diventato assistente professore presso lo Scripps Research Institute. Tra il 2000 e il 2014 ha ricoperto un ulteriore incarico di ricercatore per la Novartis Research Foundation.

Dal 2014 Patapoutian è ricercatore per l'Howard Hughes Medical Institute (HHMI). Patapoutian studia la trasduzione del segnale dei sensori. Ha dato un contributo significativo all'identificazione di nuovi canali ionici e recettori attivati dalla temperatura, dalle forze meccaniche o dall'aumento del volume cellulare. Patapoutian e il suo team hanno dimostrato che questi canali ionici svolgono un ruolo nella percezione della temperatura, nella sensazione del tatto, nella propriocezione, nella sensazione del dolore e nella regolazione del tono vascolare. È membro dell'American Association for the Advancement of Science dal 2016, membro della National Academy of Sciences dal 2017 e dell'American Academy of Arts and Sciences dal 2020. Nel 2017 Patapoutian ha ricevuto il W. Alden Spencer Award, nel 2019 il Rosenstiel Awar, nel 2020 il Kavli Prize for Neuroscience.