Publicerad: 2021-10-05 14:26 | Uppdaterad: 2021-10-07 09:58

”Årets pristagare låste upp en av naturens hemligheter”

Porträtt på David Julius och Ardem Patapoutian
2021 års Nobelpris i medicin eller fysiologi tilldelades Ardem Patapoutian och David Julius. Foto: AFP/TT

2021 års Nobelpris i medicin eller fysiologi handlar om hur människan kan känna temperatur och beröring. Upptäckterna förklarar grundläggande funktioner i våra liv och har öppnat dörrar för nya behandlingar av exempelvis smärta. Att vi människor kan känna en isande vind, en het platta eller en kram, kan verka självklart. Men hur det går till var okänt fram till Nobelpristagarnas upptäckter, som gjordes för inte särskilt länge sedan.

Thomas Perlmann at the round table in Nobel Forum.
Thomas Perlmann vid bordet där Nobelpriset i fysiologi eller medicin beslutas. Foto: Erik Flyg

Det var i sista stund. Men precis innan det var dags att offentliggöra vem eller vilka som skulle tilldelas 2021 års Nobelpris i medicin eller fysiologi lyckades Tomas Perlmann, sekreterare i Nobelförsamlingen och Nobelkommittén vid Karolinska Institutet, nå pristagarna David Julius och Ardem Patapoutian – via släktingar – med de goda nyheterna.

– Det var otroligt glada och lät väldigt överraskade, berättar Tomas Perlmann.

Årets Nobelpris i medicin eller fysiologi går till upptäckterna av receptorer, alltså en sorts sensorer, som gör att vi kan uppfatta temperatur och beröring. Genom dem omvandlas temperatur och beröring till signaler i vårt nervsystem.

– De översätter vår omgivning till något vi kan uppfatta och anpassa oss till. Det här är otroligt viktigt, till exempel för vardagliga saker som att lyfta ett glas vatten till munnen eller gå, men också när vi reflexmässigt rycker bort handen från en het spisplatta. Man kan säga att årets pristagare låste upp en av naturens hemligheter, säger Patrik Ernfors, professor vid institutionen för medicinsk biokemi och biofysik och ledamot i Nobelkommittén vid Karolinska Institutet.

Att vi människor kan känna en isande vind, en het platta eller en kram, kan verka självklart. Men hur det går till var okänt fram till nobelpristagarnas upptäckter, som gjordes för inte särskilt länge sedan.

I slutet av 1990-talet studerade David Julius vid University of California i USA hur ämnet kapsaicin framkallar känslan av hetta när vi äter chilifrukt. Man visste att kapsaicin aktiverar nervceller som normalt registrerar smärta, men hur – vilka receptorer som känner av kapsaicin – var mysteriet som David Julius ville lösa.

– Nyckeln för honom var dels att han insåg att kapsaicin var det rätta redskapet för att förstå smärtsam värme, dels att han förstod att han måste använda ett enkelt och robust system för att mäta kapsaicinaktivitet, säger Patrik Ernfors.

Framställde samling med miljontals DNA-bitar

David Julius och hans medarbetare framställde en samling med miljontals DNA-bitar som motsvarar gener som är aktiva i nervceller som normalt reagerar på bland annat smärta och temperatur. DNA-bitarna använde de sedan för att producera proteiner i celler, som normalt inte reagerar på kapsaicin.

De flesta DNA-bitar hade ingen effekt. Men efter ett ihärdigt sökande hittade forskarna en bit som gjorde cellerna känsliga för kapsaicin. DNA-biten visade sig koda för en ny så kallad jonkanal i cellens membran, en receptor som senare fick namnet TRPV1. David Julius hade hittat en receptor om aktiveras av temperaturer som upplevs som smärtsamma.

Några år senare hittade både han och årets andra pristagare, Ardem Patapoutian, i dag verksam vid Scripps Research i La Jolla, USA, en receptor som i stället aktiverades av kyla.

Patrik Ernfors, professor vid institutionen för medicinsk biokemi och biofysik och ledamot i Nobelkommittén. Foto: Gustav Mårtensson

Mekanismerna för temperaturkänslighet klarnade. Men frågan om hur vi människor kan känna beröring och tryck kvarstod, och den ville Ardem Patapoutian hitta svaret på. Även här var valet av modellsystem avgörande för att han lyckades, menar Patrik Ernfors.

– Han förstod att vi aldrig skulle hitta hur beröring omsätts till elektriska impulser om man inte har ett enkelt modellsystem. En annan nyckel var att han förstod att leta efter gener med vissa egenskaper, som gjorde dem troliga som receptorer. Men det var ändå ett otroligt mödosamt arbete, säger Patrik Ernfors.

Genom att odla tryckkänsliga celler lyckades Ardem Patapoutian upptäcka en tryckkänslig jonkanal som fick namnet Piezo1. Upptäckten publicerades 2010. Ytterligare en, Piezo2, upptäcktes och forskarna kunde visa att de verkligen var jonkanaler som aktiveras av tryck mot cellmembranet.

Eftersom Nobelpriset får delas av högst tre personer väcks ofta frågan om det är rätt personer som belönas för upptäckterna. Men i år var det inte något problem, enligt Patrik Enfors.

– Upptäcktsmomenten är väldigt tydliga för de här två pristagarna. Det finns inte direkt några andra, säger han.

Mycket smärtforskning på KI

Abdel El Manira, Professor at the Department of Neuroscience, Karolinska Institutet
Abdel el Manira, professor vid institutionen för neurovetenskap Foto: Stefan Zimmerman

I dag är både tryck- och temperaturkänsliga jonkanaler stora forskningsområden. På Karolinska Institutet arbetar till exempel Abdel el Manira, professor vid institutionen för neurovetenskap, med tryckkänsliga kanaler. Sådana kanaler har dessutom visat sig vara inblandande även i andra viktiga funktioner, som reglering av blodtryck, andning, bentillväxt och blodkärlens tillväxt.

Årets Nobelprisbelönade upptäckter har också bidragit till intensiv forskning för utveckla bättre behandlingar vid exempelvis kronisk smärta.

– Upptäckten av de här receptorerna har gett nya måltavlor att utveckla läkemedel mot. Just TRPV1 jobbas det på i läkemedelsindustrin i kliniska prövningar, säger Patrik Ernfors.

Men vissa försök att behandla smärta genom att blockera TRPV1-receptorn, till exempel vid artros, har stött på problem. Patienterna fick visserligen mindre ont, men också nedsatt förmåga att känna skadlig värme. Redan i dag används dock kapsaicin – ämnet i chilipeppar som gjorde att receptorerna kunde upptäckas – som smärtstillande kräm. Mekanismen är då att i stället att nervtrådarna aktiveras så mycket att de skadas, vilket tar bort smärtan.

Patrik Ernfors forskning handlar också om smärta, och även om det inte gäller den Nobelprisbelönade receptorn TRPV1 direkt, är den ändå betydelsefull för honom och andra smärtforskare.

– Det finns mycket smärtforskning på Karolinska Institutet och TRPV1 är en del av smärtan. Inom akademin jobbar vi kanske inte direkt på molekyler som påvekar de här kanalerna, utan på andra aspekter av smärta; till exempel att på molekylär nivå försöka förstå hur jonkanalerna öppnar sig och hur de påverkas de av omgivande faktorer, säger Patrik Ernfors.