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2021诺贝尔生理医学奖：探索再探索精选

已有 5325 次阅读 2021-10-5 13:42 |系统分类:观点评述

2021诺贝尔生理医学奖：探索再探索

2021年10月4日，2021年生理学或医学奖颁发给美国科学家David Julies与Ardem Patapoutian，以表彰他们“发现了温度觉和触觉受体”。

在我们的日常生活中，碰到热汤物体会立即缩手，天冷加衣天热去衣，都是十分自然的，殊不知这里面却包含着一些科学秘密。解开这些秘密的科学家就是David Julies与Ardem Patapoutian。他们是如何做到的？答案是探索再探索。

1. David Julies的探索实验

辣椒素能刺激神经细胞引发疼痛，神经细胞膜应包含对辣椒素反应的蛋白质，此蛋白质即辣椒素反应受体。这个蛋白质由神经细胞的DNA转录为mRNA而生成。

David Julies研究小组收集神经细胞的mRNA，反转录为cDNA，建立了一个包含数百万个DNA片段的文库。文库中应该包含一个特殊的DNA片段，可以编码对辣椒素产生反应的蛋白质。这是一个前人没有做过的探索性实验，里面是否包含编码辣椒素反应的蛋白还是个未知数。

下一步的实验是使用另一种培养细胞，这种细胞对辣椒素没有反应，不表达对辣椒素产生反应的蛋白。他们需要把cDNA文库中的DNA片段一个一个在这种细胞中表达，然后测试其是否对辣椒素有反应。这又是一项前人未做过的探索性实验。而且是一项大海捞针的工作，工作量十分巨大。经过逐个筛选，最终筛选到了对辣椒素敏感的单一cDNA片段，其相应的基因被命名为TRPV1，是一个离子通道蛋白。进一步实验显示，这个基因对热也很敏感，当热度增高时该蛋白开放。Julies发现了一个热感应受体，当温度上升到43度以上就会被激活，引起疼痛。

这是实验路线图

2. Ardem Patapoutian的探索性实验

我们的身体每时每刻都要接触周围物体，接触物体就会发生接触刺激，Ardem Patapoutian推测机械性物体刺激的受体应该是一个离子通道蛋白。为了找到该离子通道蛋白，他们筛选出一个细胞系，当该细胞被针刺时，会发出电信号，这个电信号可以被检测到。经过理论分析，他们认为有72种候选基因可能于此相关。这同样是一项前人未做过的探索性实验，是否有这样一种蛋白并不是确定的。然后他们采用一种大海捞针的办法，用RNAi技术一个一个的沉默这些基因，再检测其是否不会发出电信号。直到沉默到第72个的时候，才找到一个关键基因，当把这个基因沉默后，该细胞不再发出电信号了。实验终于成功了，他们把这个基因命名为Piezo1。

他们的运气真的不好，如果沉默第一个就得到结果了，就不用做前面的71个实验了。哪怕中间比如第36个测试出来了，也不用再做后面的36个了。偏偏做到最后一个才出来结果，上天可真会锻炼科学家的毅力！正是这种探索再探索，正是这种不屈不挠的毅力才探索出了自然的秘密！可见科学研究没有诀窍，探索再探索才是科学研究的真诀窍！