透視諾貝爾》美2學者發現溫度和觸覺的感受體 獲生醫獎

2021年諾貝爾生醫獎由美國學者朱裡雅斯（David Julius）、帕塔普蒂安（Ardem Patapoutian）共同獲獎。(圖片來源 / facebook.com/nobelprize)

2021年諾貝爾生醫獎由美國學者朱裡雅斯（David Julius）、帕塔普蒂安（Ardem Patapoutian）共同獲獎。兩人在研究中首度發現人體所能感知溫度和觸覺的感受體（sensor），找出人體感官和環境之間相互作用的關鍵環節，讓科學家能從生理學原理中，進一步找出解決疼痛、平衡、肥胖、或代謝等問題的方案。

朱裡雅斯和帕塔普蒂安2人都是研究感受體和離子通道的佼佼者。紐約時報指出，兩人獲獎的關鍵，是讓人類對神經系統的理解邁出巨大的一步。對於人體感官是如何與周遭環境互動，過去我們只知道其中的交互作用極爲複雜，卻不清楚具體的運作細節爲何。

諾貝爾獎委員會在新聞稿中寫道：「我們對冷熱與觸感的感受力，攸關生存、更攸關我們如何與周遭的世界互動。在日常生活中，我們把這些感受視爲理所當然，卻不知道神經脈衝（nerve impulse）是如何被啓動的？溫度和壓力的感受又是如何被覺察到的？」而本次獲獎者的研究，就解答了這個謎團。

1月頒發的BBVA基金會知識前沿獎：「溫度、痛覺與壓力的感受，大概是五感當中，人類瞭解最少的部分。而朱裡雅斯和帕塔普蒂安的研究，爲溫度感知與機械感知，提供我們分子及神經層面的理解基礎。」

(美國學者朱裡雅斯（David Julius）。 圖片來源 / BBVA Foundation)

●辣椒素受體 與溫度和痛覺相關

朱裡雅斯的研究主題，就是找到對於人體對溫度的感覺。朱裡雅斯在他的研究中使用辣椒素，並發現舌頭在吃辣時，所感受到的辛辣灼熱感，跟皮膚用來感知溫度的受體是一樣的，而這受體又被稱作「辣椒素受體（TRPV1）」。

當辣椒素受體接收到熱感時，會把訊息傳到大腦，讓大腦知道皮膚接觸的溫度，會不會太高、高到足以燒燬皮膚？如果溫度過高，大腦就會製造痛覺，當我們感受到痛，我們就會自動把手或腳收回來，避免燒傷的風險。

「我期待朱裡雅斯得獎很久了！」中研院生物醫學研究所研究員兼副所長陳志成興奮地說道。他指出，朱裡雅斯所發現的辣椒素受體是研究痛覺的重大里程碑，大家都知道吃辣會有熱痛感，但找到關鍵感受體的人是朱裡雅斯。

「而且朱裡雅斯的研究也讓我們發現，原來發炎痛覺、神經痛覺、內臟痛覺等，都和溫度有關，」中興大學生命科學系教授林赫說道。

陽明交通大學生命科學院院長連正章解釋，這是因爲辣椒素受體遍佈全身器官，與許多神經功能息息相關。

陳志成補充，辣椒素受體的發現奠定後續的研究發展，科學家找出人體更多對應的感受體，例如薄荷、哇沙米、芥末、肉桂等刺激物，在溫度和痛覺上有系統性表現。「把研究的拼圖湊齊，能發現人體對溫度的感覺由不同受體負責。」

陳志成說，朱裡雅斯的研究可實際運用在急慢性疼痛和發炎相關的治療上，不少藥廠會依此研發止痛藥。

「所以朱裡雅斯的發現對生命科學極具貢獻，他得獎令科學家振奮，同時明白基礎科學的重要性，」連正章說。

然而連正章也感慨，臺灣願意投入這項領域的年輕學子愈來愈少，是比較可惜的地方。目前僅高醫的臨牀醫學研究所助理教授譚俊祥，算是臺灣在這領域的後起之秀。

(帕塔普蒂安（Ardem Patapoutian）。 圖片來源 / BBVA Foundation)

●PIEZO蛋白質 可感應環境力學刺激

另外一個得獎者帕塔普蒂安，他是使用壓力感知細胞，發現影響皮膚、血管與其他內部器官的機械力刺激（mechanical stimuli）感受體「PIEZO蛋白質」，並將機械生物學（mechanobiology）提升到新的層次。

機械生物學是個新興的醫學領域，範疇橫跨生物學、機械工程學和物理學，整合多方的理論來解釋生物體的生理反應。

帕塔普蒂安先前向美國醫學媒體解釋：「在研究與觸覺、痛覺有關的外圍神經系統時，我們發現最特別的，就是這些神經會做一件其他身體部位不會做的事：它們能夠感受溫度跟觸感。」

至今，塔普蒂安的研究團隊已經成功以3D視角建構出PIEZO蛋白質感受器，以更瞭解其細部的功能和運作機制。

陳志成表示，如果辣椒素受體對應的是刺激物和溫度變化，那PIEZO蛋白質對應的就是力學刺激。PIEZO蛋白質是一種多功能的蛋白質，可對應環境的不同壓力，例如皮膚物理性的觸壓、痛覺、排尿感覺、呼吸感覺、骨骼生長等，因此也能延伸開發止痛藥物。

過去科學家找不到人體面對壓力的正確傳遞通道，但帕塔普蒂安找到了，不只發現給細胞多少力學刺激，離子通道就會型變，讓陽離子能通過，使神經細胞去極化和活化，也發現人體有完整的系統可感測周遭環境的力學變化。

陳志成說，PIEZO蛋白質也跟本體感覺有關，本體感覺是關乎我們走路是否平衡、會不會摔倒。此外，PIEZO蛋白質也和細胞結構和身體代謝有關，只要找到調控這離子通道的關鍵，說不定也能解決肥胖和代謝問題。