2021 Nobel Tıp Ödülü

Bu yılın fizyoloji veya tıp dalındaki Nobel Ödülü, derideki sıcaklık ve dokunma reseptörlerini keşifleri nedeniyle David Julius ve Ardem Patapoutian’a verildi. İki bilim insanı da sıcak, soğuk ve basınç gibi uyaranların insan vücudunda sinir uyarıları yoluyla ne şekilde algılandığının temel mekanizmalarını, birbirlerinden bağımsız olarak keşfedip tanımladılar. Bu duyuların moleküler temeli, çevremizi hissetme, yorumlama ve çevremizle etkileşim kurma yeteneğimiz açısından asli öneme sahip. Hayatta kalmamız için de kesinlikle kritik.

Sıcaklık ve basıncı nasıl algıladığımız üzerine pek kafa yormamış olabilirsiniz, çünkü gündelik yaşamımızı düşündüğümüzde bu algılar bizim için fazla sıradan ve bir sorun yaşayana dek onları “gayet olağan” kabul edip üzerinde düşünmüyoruz. Bilim insanları içinse durum farklı. Onlar, sıcaklık veya basınç uyarıları aldığımızda vücudumuzda neler olup bittiğini ve bu uyarıların nasıl sinir sinyallerine dönüştüğünü anlamak için uzun zamandır uğraşıyorlardı. Nihayet, bu iki bilimcinin çalışmaları sayesinde, hepsinin arkasındaki mekanizmayı öğrendik ve aslına bakarsanız, yanıtı (en azından kısmen) acı bibere borçlu olduğumuzu söyleyebiliriz!

California Üniversitesi’nde görevli olan David Julius, bilim yolculuğuna insan vücudunun doğayla etkileşim şekillerini keşfetme hevesiyle çıktı. Ve yolu, acı biber yediğimizde ağzımızda yanma hissine neden olan kapsaisin adlı bileşikle kesişti. Sinirleri tetiklediği bilinen kapsaisinin gizemlerini çözmenin yolunun nereden geçtiğiyse belliydi: Nöronlarda bu maddeye yanıt veren bir protein bulmak.

Dr. Julius ve ekibi kolları sıvayıp, milyonlarca DNA parçacığından oluşan bir kütüphane oluşturmaya başladılar. Kütüphane kataloğunda yer alanlarsa, duyu nöronlarında ağrı, ısı ve dokunmaya tepki veren proteinleri kodlayan genlerdi. Sonraki adımda, normalde kapsaisine tepki vermeyen hücreleri aldılar, kütüphanelerindeki genleri bu hücrelere yerleştirdiler ve kapsaisine tepki vermekten sorumlu olan geni belirlemeye çalıştılar. Genlerden biri bunu başardı: hücre yüzeyinde bir kanal proteini olan TRPV1. Aynı proteinin, ısıya ve aside de duyarlı olduğu ve vücudun ağrı hissine yol açtığı anlaşıldı. Bu keşif sonrasında başka sıcaklık algılayıcı reseptörler de bulundu; örneğin, soğuk tarafından aktive edilen TRPM8, ayrıca hem TRPV1 hem de TRPM8 ile ilişkili olan ve bir dizi farklı sıcaklık tarafından aktive edilen diğer iyon kanalları. Elbette bu keşifler, ilaç şirketlerini de harekete geçirdi. Onlar da bu reseptör proteinlerini hedef alarak ağrıyı dindirebilecek ilaçlar üretmenin peşine düştüler.

Ardem Patapoutian ise Howard Hughes Tıp Enstitüsü, Scripps Araştırma Merkezi’nde moleküler biyolog olarak görev yapıyor. Onun çalışmalarının meyvesiyse, derimizde ve iç organlarımızda dokunma ve basınç olarak hissettiğimiz “mekanik uyaranlara” yanıt veren sensörleri keşfetmesi oldu. Patapoutian ve ekibi bu işten sorumlu yapıyı bulabilmek için bir sayısız hücreyi mikropipetle dürttüler. Tanımladıkları 72 geni tek tek devre dışı bırakarak hücreleri dürtmeye devam ettiler, ta ki hücrelerin dürtülmeye tepkisiz kalmasına yol açan geni tanımlayana dek.

Tanımladıkları şey, önceden bilinmeyen bir iyon kanalıydı. Bu yepyeni kanala Yunanca basınç kelimesine ithafla Piezo1 adını verdiler. Hem Piezo1 hem de ona çok benzeyen bir diğer kanal (Piezo2), hücre zarlarına basınç uygulandığında doğrudan aktive oluyor. Bu nedenle de kan damarları, solunum sistemi, mesane ve hatta kalp gibi vücudun birçok farklı yerinde iş görüyorlar; yani hücrelerin gerilip esnediği vücut işlevlerinin gerçekleştiği her yerde.

Her iki keşif de aslında uzun zaman önce yapıldı. Fakat kronik ağrı ve diğer rahatsızlıklar, hatta kalp hastalığı için tedavilerin geliştirilmesi açısından büyük öneme sahipler. Öte yandan, bilim insanlarını bekleyen zorluklar var. Örneğin, kan damarları ve diğer organlar üzerindeki basıncı nasıl hafifleteceklerini çözmeleri gerekiyor. Ayrıca, kronik ağrıyı azaltabilmek için acı biber seven kanal proteinini köreltmenin AMA bunu vücudun tüm ağrı/acı hissetme yeteneğini engellemeden yapmanın bir yolunu da bulmalılar. Çünkü elbette, ağrı/acı hissinin aslında önemli bir amacı var: Riskli durumlarda hayatta kalmayı sağlamak için “savaşmayı bırak, sadece kaç” yanıtını devreye sokmak. Diğer zorluklar arasındaysa, ısıya duyarlı kanalların vücut sıcaklığı kontrolünde de rol oynamasını (bu kanalların bloke edilmesiyle ateş bir miktar yükseliyor) ve birden fazla tipte ısıya duyarlı kanal varlığını (bazılarını bloke ederseniz, diğerleri görevi devralıyorlar) sayabiliriz.

Karolinska Enstitüsü’ndeki (Stockholm, İsveç) Nobel Meclisi tarafından verilen Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü, Alfred Nobel’in vasiyetine istinaden ödül verilecek olan beş araştırma alanından birine ait. Bu alandaki ilk ödül 1901 yılında, serum tedavisi üzerine yaptığı, özellikle de difteriye karşı uygulanması konusundaki çalışmaları nedeniyle Emil Adolf von Behring’e verilmişti. O tarihten bu yana da, paranın bu kategorinin Özel Fonuna aktarıldığı belli yıllar dışında her yıl verildi. Fizyoloji veya Tıp alanında Nobel Ödülü alan araştırmacıların tam listesini Nobel Ödüllerinin resmi web sitesinde bulabilirsiniz.

Geçen yılın Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü, Hepatit C virüsünü keşifleri için Harvey J. Alter, Michael Houghton ve Charles M. Rice’a verilmişti. Bu yılki Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü’nün törende açıklanışını ise YouTube‘dan izleyebilirsiniz.