Publicerad: 2021-10-05 14:26 | Uppdaterad: 2021-12-06 14:13

”Årets Nobelpristagare 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.

Publicerad: 2021-10-04 12:00 | Uppdaterad: 2021-10-04 12:40

Nobelpriset i fysiologi eller medicin år 2021 delas lika mellan David Julius och Ardem Patapoutian

Nobelpriset i fysiologi eller medicin 2021.
Photo: JONATHAN NACKSTRAND/TT

Nobelpriset i fysiologi eller medicin år 2021 delas lika mellan David Julius och Ardem Patapoutian för deras upptäckter av receptorer för temperatur och beröring.

Nobelförsamlingen vid Karolinska Institutet har idag beslutat att Nobelpriset i fysiologi eller medicin år 2021 ska delas lika mellan David Julius och Ardem Patapoutian för deras upptäckter av receptorer för temperatur och beröring. Förmågan att uppfatta värme, kyla och beröring är avgörande för vår överlevnad och utgör en förutsättning för att uppleva och tolka världen omkring oss. I vårt dagliga liv tar vi dessa sinnesintryck för givna, men hur översätts temperatur och tryck till nervsignaler?

Årets Nobelpristagare har besvarat denna fråga. David Julius använde kapsaicin, ett växtämne som framkallar känslan av hetta, för att identifiera en sensor som kan registrera värme i hudens nervtrådar. Ardem Patapoutian använde en sinnrik metod för att förstå hur celler reagerar på mekaniskt tryck och upptäckte en helt ny klass av sensorer som finns både i hudens nervändar och inre organ.

Upptäckterna utgjorde startskottet för en snabb utveckling som innebär att vi nu förstår hur förnimmelse av värme, hetta, kyla och olika mekaniska stimuli kan uppstå i vårt nervsystem. Pristagarnas banbrytande upptäckter har därigenom förklarat en fundamental del av vår förmåga att uppfatta omgivningen.

David Julius.
David Julius. Foto: Nobelprize.org

David Julius

David Julius föddes 1955 i New York, USA. Han doktorerade 1984 vid University of California, Berkeley och genomförde därefter postdoktoral utbildning vid Columbia University i New York. Sedan 1989 har David Julius bedrivit forskning vid University of California, San Francisco där han nu är professor.

Ardem Patapoutian.
Ardem Patapoutian. Foto: Nobelprize.org

Ardem Patapoutian

Ardem Patapoutian föddes 1967 i Beirut, Libanon. Som ung flyttade han från det krigsdrabbade Beirut till Los Angeles, USA. Han doktorerade 1996 vid California Institute of Technology, Pasadena, Kalifornien och genomförde därefter postdoktoral utbildning vid University of California, San Francisco. Sedan 2000 bedriver han sin forskning vid Scripps Research, La Jolla, Kalifornien där han nu är professor. Han är Howard Hughes Medical Institute Investigator sedan 2014.

Event type
Annan
ISP seminarier med Erika Augustsson och Tobias Granwald

2021-10-21 10:00 - 11:00 Add to iCal
Online
Location
Online seminar via Zoom (https://ki-se.zoom.us/j/61257113216?pwd=cnBmVjJnNXJWZFMrWjVXME14K0Npdz09)
Lead

Varmt välkommen till Erika Augustssons och Tobias Granwalds ISP-seminarier torsdagen den 21 oktober kl. 10:00. Online via Zoom.

Content

Anslut via Zoom

Använd denna Zoomlänk för att ansluta till mötet.

Doktorander

Erika Augustsson: "New Cohorts, new Ageing?"

Tobias Granwald: "Quantifying prior beliefs for affective decision making and their relation to symptoms of depression"

    Studenterna får 10 minuter vardera för att presentera sitt projekt, följt av utrymme för frågor och kommentarer.

    ISP (individuell studieplan)-seminariets fungerar som ett startseminarium och välkomnande av nya doktorander, där en presentation av forskningsprojektet görs utifrån doktorandens perspektiv med möjlighet till återkoppling. Seminariet hålls på engelska.

    Kontakt

    Event type
    Föreläsningar och seminarier
    Cognitive Neuroscience Club med Satu Palva: "Large-scale neuronal dynamics and connectivity in visual cognition"

    2021-09-28 16:00 Add to iCal
    Online
    Location
    Online via Zoom (https://ki-se.zoom.us/j/63788893944?pwd=QUdGVG4rQ2tFOXJuRU05ZjlxOC9sdz09)
    Lead

    Den sista veckan i varje månad bjuder Cognitive Neuroscience Club in till en föreläsning på temat kognitiv neurovetenskap. Den 28 september 2021 välkomnar vi Satu Palva, vid University of Helsinki, Finland.

    Content

    Anslut via Zoom

    Du kan delta vid mötet genom att klicka på följande Zoomlänk

    Mötes-ID: 637 8889 3944

    Lösenkod: 938706

    "Large-scale neuronal dynamics and connectivity in visual cognition"

    Föreläsare/talare

    Dr. Satu Palva, University of Helsinki, Finland

    Abstract

    Latest advances in using magneto- and electroencephalography (M/EEG), and invasive intracranial EEG (iEEG) recordings have highlighted the presence and significance of large-scale brain-wide networks in rest and cognitive functions.  In M/EEG and iEEG, functional connectomes can be estimated from source constructed MEG data using data-driven approaches. In this talk, I will give an overview for the results, where we have shown that large-scale network synchronization is robust across a wide-range of frequencies and predictive of individual performance in working memory, attention and perceptual tasks. I will specifically discuss how synchronization across oscillatory frequencies could provide a novel mechanism for cognitive integration by integrating the information across spectrally distributed oscillatory assemblies.

    Kontakt

    Event type
    Föreläsningar och seminarier
    Hur funkar luktsinnet?

    2021-10-07 8:00 - 8:45 Add to iCal
    Online
    Location
    https://ki-se.zoom.us/s/69313496664
    Lead

    I detta livestreamade samtal får du ta del av hur luktsinnet fungerar, med Johan Lundström, forskare vid institutionen för klinisk neurovetenskap, Karolinska Institutet.

    Content
    Johan Lundström, luktforskare vid institutionen för klinisk neurovetenskap. Foto: Andreas Andersson.
    Johan Lundström. Foto: Andreas Andersson

    Kan människor känna doften av rädsla? Ålder? Sjukdom? Ja, enligt forskaren Johan Lundström, forskare vid institutionen för klinisk neurovetenskap, Karolinska Institutet, som förklarar varför försämrat luktsinne är kopplat till ökad risk för olika sjukdomar. Han berättar också hur man kan träna luktsinnet om det försämrats eller försvunnit i samband med sjukdom som covid-19.

    Samtalet leds av Cecilia Odlind, chefredaktör för tidningen Medicinsk Vetenskap och programledare för KI:s populärvetenskapliga podcast Medicinvetarna.

    En del av Nobel Calling Stockholm

    I oktober varje år tillkännages vilka forskare som ska tilldelas de olika Nobelprisen – och först ut är alltid Nobelpriset i fysiologi eller medicin. I kunskapens anda bjuder Nobel Prize Museum, i samarbete med bland andra Karolinska Institutet, på inspirerande event och lärorika möten.

    Dekorativ bild.

    Event type
    Föreläsningar och seminarier
    Neuroscience seminar series för doktorander: "Saving Private Brains: Using molecular and biomedical engineering to treat neurological disorders"

    2021-09-22 10:00 Add to iCal
    Online
    Location
    Online via Zoom
    Lead

    Välkommen till en föreläsningen i seminarieserien för doktorander inom neurovetenskap onsdagen den 22 september 2021 kl. 10:00, via Zoom.

    Content

    Titel

    "Saving Private Brains: Using molecular and biomedical engineering to treat neurological disorders"

    Föreläsare

    Ola Hermanson, Karolinska Institutet, Department of Neuroscience

    Anmälan

    Via Zoomlänk

    Seminarieserien stöds av forskarutbildningsprogrammet i neurovetenskap i samarbete med NeuroTechEU.

    Anmäl dig till seminarieserien via e-post till alina.aaltonen@ki.se, johanna.mayer@ki.se eller sara.coppi@ki.se.

    Kontakt

    Publicerad: 2021-09-09 11:07 | Uppdaterad: 2021-09-09 11:07

    Studie bland de viktigaste inom hjärnforskning enligt Nature Communiations redaktörer

    Konstantinos Ampatzis. Foto: Stefan Zimmerman

    Nature Communications redaktörer har på en webbsida valt ut ett fåtal artiklar som nyligen publicerats i tidsskriften och som de anser är särskilt intressanta eller viktiga.

    Några av de mest spännande artiklarna när det gäller hjärnforskning återfinns på sidan ”From Brain to Behavior” (från hjärna till beteende), där en studie från Ampatzis lab presenteras bland redaktörernas favoriter.

    Publikation

    Locomotion dependent neuron-glia interactions control neurogenesis and regeneration in the adult zebrafish spinal cord.
    Chang W, Pedroni A, Bertuzzi M, Kizil C, Simon A, Ampatzis K
    Nat Commun 2021 08;12(1):4857

    Event type
    Annan
    ISP seminarium med Inés Martinez Sanchez och Leander Mrowka

    2021-10-08 14:00 Add to iCal
    Online
    Location
    Online seminar via Zoom (https://ki-se.zoom.us/j/65232915815)
    Lead

    Varmt välkommen till Inés Martinez Sanchez och Leander Mrowkas ISP-seminarier fredagen den 8 oktober kl. 14:00. Online via Zoom.

    Content

    Anslut via Zoom

    Använd denna Zoomlänk för att ansluta till mötet.

    Doktorander

    Inés Martinez Sanches

    Projekt: "Gut Microbiota as a Target to Modify Cognitive Aging: On the Role of Peptidoglycan Sensing Molecules"

    Leander Mrowka

    Projekt: "Brainstem circuits initiating locomotion and controlling its speed"

    Studenterna får 10 minuter vardera för att presentera sitt projekt, följt av utrymme för frågor och kommentarer.

    ISP (individuell studieplan)-seminariets fungerar som ett startseminarium och välkomnande av nya doktorander, där en presentation av forskningsprojektet görs utifrån doktorandens perspektiv med möjlighet till återkoppling. Seminariet hålls på engelska.

    Kontakt

    Event type
    Föreläsningar och seminarier
    StratNeuros lunchseminarieserie: "Repair Mechanisms in nervous system injuries"

    2021-09-20 12:00 - 13:00 Add to iCal
    Online
    Location
    Ulf von Euler seminarierum (J3:06), plan 3 (entréplan), Bioclinicum, Solnavägen 30 och Zoom
    Lead

    StratNeuros lunchsemiarier är tillbaka i höst med en preliminär återgång till fysiska seminarier.

    Content

    Tema

    Repair Mechanisms in nervous system injuries

    Föreläsare

    Jonas Frisén. Foto: Stefan Zimmerman.

    Titel: Reactions to CNS injuries: mechanisms and opportunities

    Talare: Jonas Frisén, Karolinska Institutet

    Porträtt.
    Malin Parmar, Lunds universitet. Foto: Privat.

    Titel: Stem cell therapy for Parkinson’s Disease: from cell replacement to circuitry repair

    Talare: Malin Parmar, Lunds universitet

    Värd

    Gonçalo Castelo-Branco, Karolinksa Institutet, institutionen för medicinsk biokemi och biofysik

    Registrera dig för att delta på plats

    Platserna är begränsade till 50 stycken. Det serveras en lättare kostnadsfri lunch.

    Registrera dig för att delta på plats

    Kontakt

    Publicerad: 2021-08-12 10:13 | Uppdaterad: 2021-08-12 14:11

    Ny studie avslöjar hur motoriska nätverk styr regeneration och neurogenes

    nervceller
    Neurons. Foto: Pixabay

    Forskare vid Karolinska Institutet, i samarbete med German Center for Neurodegenerative Diseases (DZNE) samt Columbia University Irving Medical Center, har hittat en oväntad funktion i ryggradens motoriska nätverk. Studien publicerades nyligen i Nature Communications.

    Konstantinos Ampatzis. Foto: Stefan Zimmerman

    Sedan början av 70-talet, då den första kartläggningen av ryggradens centrala mönstergeneratorer (CPG:s) gjordes, har man studerat hur nervceller i CPG:s styr och skapar olika rörelsemönster.

    – Vi kan nu avslöja att lokomotoriska nervceller har en helt oväntad men väldigt viktig icke-motorisk funktion, genom att visa att de dynamiskt reglerarar neurogenes och regenerering efter skada, berättar Konstantinos Ampatzis, forskare vid institutionen för neurovetenskap och en av författarna till studien.

    Vad har ni kommit fram till?

    – Vi har lyckats identifiera att ryggradens lokomotoriska nervceller kan aktivera ryggmärgens stamcellpopulation, som kan generera nya nervceller hos den vuxna zebrafisken. Tack vare detta, tillsammans med långvarig rörelse under till exempel träning, får stamcellerna en kraftig synaptisk signal som gör det möjligt för dem att lämna sitt vilande tillstånd och förflytta/sprida sig .

    Den omfattande analysen visar att acetylkolin är den signalsubstans som direkt påverkar stamcellerna genom nikotinkolinerga receptorer.

    – Bland de kolinerga celler som ger denna oväntade signal kan vi bland annat identifiera kärncellerna i det lokomotoriska nätverket som kallas V2a-Interneurons, fortsätter Konstantinos Ampatzis.

    Hur kan resultaten komma till användning?

    ‒ Det kanske viktigaste resultatet är en omfattande förståelse för den plasticitet och anpassning (mekanismer, strukturella förändringar) som utvecklas vid fysisk aktivitet och hur samma mekanismer ligger till grund för patogenicitet efter skada och/eller regenerering av ryggradens neuronala nätverk.

    ‒ Resultaten förväntas ha en betydande inverkan eftersom de lägger grunden för att utveckla nya, effektivare riktade behandlingar för restaurering av ryggmärgen efter skada", förklarar Konstantinos Ampatzis.

    Studien omfattade en rad olika metoder inom neurovetenskap, som anatomi, elektrofysiologi, farmakologi och beteende hos den vuxna zebrafisken.

    – Zebrafisken är idealisk för denna typ av studie eftersom den har ett anatomiskt enkelt nervsystem samtidigt som den besitter alla ryggraddjurs funktioner. Den har dessutom förmågan att återbilda vävnad efter skada, vilket innebär en oöverträffad tillgång till neuronala kretsar hos beteendedjur.

    Vad är nästa steg?

    – Nästa steg är att identifiera vilken typ av nervceller som föds under homeostas, träning och ryggmärgsskada. Vi behöver utvärdera om de nya nervcellerna ersätter de befintliga eller fungerar som tillägg på ryggmärgsnäten, säger Konstantinos Ampatzis.

    Publikation

    Locomotion dependent neuron-glia interactions control neurogenesis and regeneration in the adult zebrafish spinal cord
    Chang W, Pedroni A, Bertuzzi M, Kizil C, Simon A, Ampatzis K
    Nature Communications 12, 4857 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-25052-1

    Subscribe to Neurovetenskap