Hoe voelen we hitte of kou? De oplossing is goed voor de Nobelprijs

We ervaren onze omgeving met onze zintuigen: het licht valt in onze ogen, geluid bereikt onze oren en ingrediënten of gassen prikkelen op de tong of in de neus zodat we kunnen proeven en ruiken. Ook de huid is een belangrijk zintuig. We voelen of iets hard is of zacht, heet of koud. We deinzen terug voor een hete vlam, genieten van een aangenaam zonnetje en dankzij de tast weten we hoe we iets moeten vastpakken en houden we ons letterlijk staande op allerlei oppervlakken.

Eeuwenlang was de vraag: hoe bereikt die informatie het brein? Hoe zet het lichaam warmte of een duwtje om in een elektrisch signaal? In de vorige eeuw gingen er al drie Nobelprijzen naar de tastzin, maar die betreffen allemaal de anatomie: welke neuronen geven de signalen door. De winnaars van dit jaar hebben ontdekt welke sensoren hitte of druk registreren en welke eiwitten die daarvoor gebruiken.

Hete Spaanse pepers

David Julius (1955) van de Universiteit van Californië stortte zich eind jaren negentig voor de beantwoording van die vragen op capsaïcine, het bestanddeel dat Spaanse pepers zo heet maakt. Hij stelde een soort bibliotheek samen van miljoenen dna-fragmenten van genen waarvan hij wist dat ze iets met hitte- of tastzin te maken hadden. Vervolgens activeerde hij die fragmenten één voor één in een celkweekje, net zolang tot hij een gen had gevonden dat het gevoelloze kweekje deed opvliegen van de capsaïcine. Daarna duurde het niet lang meer voor hij ook de hittereceptoren had gevonden en het eiwit dat rea­geert op warmte.

Niet lang daarna bewandelde hij een vergelijkbare route met menthol, wat hem leidde naar de receptoren en eiwitten voor extreme kou.

Ongeveer in dezelfde tijd en niet ver van Julius vandaan kwam de in Beiroet geboren Ardem Patapoutian (1967) op het Caltech in Pasadena tot vergelijkbare ontdekkingen. Langzaam ontstond een beeld van vele receptoren voor warm en koud. Deze recep­toren geven niet alleen een waarschuwing af; in combinatie laten ze hun eigenaar ook de aangename kanten van temperatuur ervaren: een warm zonnetje of een frisse bries.

Patapoutian bestookte zijn cellen niet alleen met pepers of menthol, hij prikte er ook met minuscule pincetten in. Ook hier testte hij allerlei genen, totdat hij een gen had gevonden dat ervoor zorgt dat de cel bij zo’n prik een elektrisch signaaltje afgeeft. Twee vond hij er, Piezo1 en Piezo2 (naar het Griekse woord voor druk, píesi). Later onderzoek wees uit dat met name Piezo2 een grote rol speelt bij tal van lichaamsfuncties, van het gevoel voor evenwicht tot de bloeddruk.

De winnaars hebben niet alleen inzicht gegeven in de werking van dit zintuig, schrijft het Nobelcomité, hun werk biedt aanknopingspunten voor de behandeling van allerlei ziektes zoals chronische pijn of urineverlies. Behalve eeuwige roem mogen de twee een geldbedrag van bijna 1 miljoen euro delen.

Coronavaccins

In zijn nalatenschap had Alfred Nobel bepaald dat de prijzen zouden worden toegekend aan hen ‘die het afgelopen jaar de mensheid de grootste dienst hebben bewezen’. Voor velen waren de ontwikkelaars van de mRNA-vaccins daarom de gedoodverfde winnaars. De vaccins hebben het coronavirus dit jaar immers een halt toegeroepen. Het Nobelcomité ging op die suggestie niet in, maar liet wel weten: “Grote doorbraken in de geneeskunde bereiken ons. Meer kunnen wij niet zeggen.”