Nobel 2021 alla ricerca sul dolore cronico: premiati Julius e Patapoutian

David Julius e Ardem Patapoutian sono i vincitori del premio Nobel per la medicina 2021. A loro il merito di aver identificato in TRPV1 e PIEZO2 i recettori coinvolti nella percezione della temperatura e del tatto, sensazioni associate alla sensazione del dolore. Scoperte, quelle dei due scienziati, che stanno aprendo allo sviluppo di nuovi farmaci capaci di interferire con questi meccanismi. Un Nobel che premia ancora una volta la ricerca di base, essenziale nella comprensione dei fenomeni biologici.

Sin dall’esistenza dell’uomo la capacità di percepire gli stimoli dell’ambiente esterno ha fatto la differenza tra la vita e la morte. Sensazioni scontate -spesso non ci facciamo più caso- che sono finemente regolate da complessi meccanismi. Tutto riporta al cervello. Il come è stato per molto tempo un mistero. A cominciare a fare luce sulla percezione delle sensazioni ed in particolare sul dolore ci hanno pensato, negli anni ’30, Joseph Erlanger e Herbert Gasse. A loro il merito -premiato con il Nobel nel 1944- di aver scoperto che le diverse sensazioni vengono “trasportate” al cervello sotto forma di segnale elettrico tramite particolati fasci nervosi. Ciò che però è sempre rimasto un mistero è stato il “come” segnali quali temperatura e pressione si trasformassero in impulso nervoso.

Un mistero che finalmente si è risolto grazie ai Nobel 2021. Per quanto riguarda la temperatura il merito va a David Julius della University of California. Da anni lo scienziato statunitense lavorava utilizzando la capseicina, una molecola contenuta nel peperoncino e responsabile della sensazione di bruciore e dolore. Per comprendere il meccanismo d’azione -si sapeva che la capseicina provocava queste sensazioni ma non si sapeva il “come”- il gruppo di ricerca di Julius ha cercato nella miriade di geni della cellula quelli responsabili della produzione di una proteina in grado di fungere da recettore per la capseicina. Per farlo gli scienziati hanno “trasformato” in vitro delle cellule facendo esprimere ad ognuna una proteina differente per poi metterle a contatto con la capseicina. Così facendo hanno scoperto che solo un particolare gene era in grado di dare luogo ad una proteina capace di rispondere allo stimolo chimico. Proteina che in seguito è stata chiamata TRPV1, un “canale ionico” che può essere attivato dalla capseicina e dalle temperature superiori ai 42 gradi. Da qui la percezione del dolore. Ma a seguire, dopo la scoperta di TRPV1, ne sono seguite altre relative a proteine molto simili sempre coinvolte nelle stessa percezione (recettori vanilloidi).

A risolvere invece il mistero sulla percezione del dolore dovuto alla “pressione” ci ha pensato Ardem Patapoutian, neuroscienziato statunitense di origini armene presso lo Scripps Research di La Jolla. Per decifrare come la pressione venga convertita in segnale elettrico al cervello Patapoutian in passato aveva identificato alcune cellule che emetteva un segnale elettrico misurabile solo quando venivano stimolate fisicamente con una micro-pipetta di laboratorio. Questa caratteristica aveva portato lo scienziato ad ipotizzare la presenza di un qualche recettore responsabile di “sentire” la pressione. Per identificare di quale recettore si trattasse il suo gruppo di ricerca -come nel caso di Julius- ha identidicato 72 possibili geni. Inattivandoli uno ad uno lo scienziato è riuscito ad identificare un singolo gene il cui silenziamento ha reso le cellule insensibili alla pressione. Gene responsabile della produzione del recettore PIEZO2, canale ionico attivato dalla pressione. Anche in questo caso, come per TRPV1, ne sono poi stati identificati ulteriori con funzione identica.

Percorsi molto simili, quelli che hanno portato al Nobel 2021, che stanno permettendo di capire come calore, freddo e forza meccanica (pressione) vengono convertiti in segnali elettrici in modo da giungere al cervello. Attenzione però a pensare si tratti di scoperte “fini a sé stesse”. Tutt’altro. Come dimostrato nella storia della biologia e della medicina, sono sempre le scoperte sui meccanismi di base quelle essenziali per arrivare allo sviluppo di nuovi farmaci. Dalla scoperta di questi nuovi recettori, da cui dipendono non solo la percezione del dolore ma anche numerose funzioni fisiologiche non percepibili a livello di coscienza, la ricerca su come modulare l’attività di queste proteine si è intensificata sempre di più. Potendo agire sulle “antenne” in grado di trasformare un segnale fisico in uno elettrico, sarà possibile trovare soluzioni nel trattamento di diverse forme di dolore, in primis quello cronico. Non è un caso che già oggi siano in sperimentazione diverse molecole aventi come target i recettori TRPV e PIEZO.

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