Nobelpreis für Medizin Achtung, heiß!

David Julius und Ardem Patapoutian erforschen, wie Menschen Hitze, Kälte und Berührungen spüren – und erhalten jetzt den Nobelpreis. Ihre Entdeckungen könnten unter anderem zu neuen Schmerzmitteln führen.
Kühl, angenehm warm, gefährlich heiß: Spezielle Rezeptoren ermöglichen es, Hitze und Kälte wahrzunehmen

Kühl, angenehm warm, gefährlich heiß: Spezielle Rezeptoren ermöglichen es, Hitze und Kälte wahrzunehmen

Foto: Asia Bressan / EyeEm / Getty Images

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Forschende auszeichnen, die »im vergangenen Jahr der Menschheit den größten Nutzen geleistet haben« – das ist die Maßgabe des Nobelpreises. Vor der Bekanntgabe des diesjährigen Preises für Medizin oder Physiologie wurde deshalb gemutmaßt, ob die Entwicklerinnen und Entwickler der mRNA-Technologie, die zu Coronaimpfstoffen führte, geehrt werden.

Das Nobel-Komitee aber entschied anders: Der Preis, der in der Kategorie Medizin oder Physiologie vergeben wird, geht an zwei US-amerikanische Molekularbiologen, die Zellrezeptoren identifiziert haben, die die Wahrnehmung von Temperatur und Berührungen ermöglichen: David Julius, der an der Universität von Kalifornien in San Francisco forscht, und Ardem Patapoutian vom Scripps-Institut im kalifornischen La Jolla.

Der 1967 im Libanon geborene US-Amerikaner Patapoutian entdeckte eine zuvor unbekannte Kategorie von Sensoren, die auf mechanische Reize reagieren. David Julius fand mithilfe von Capsaicin Rezeptoren, die auf Wärme reagieren. Capsaicin ist die Substanz, die Chilischoten ihre Schärfe verleiht.

Die beiden Wissenschaftler erweiterten damit grundlegend das Verständnis darüber, wie Menschen beziehungsweise Säugetiere wichtige Reize wie eben Hitze, Kälte und Druck wahrnehmen können. Die Erkenntnisse könnten zu einem besseren Verständnis verschiedener Krankheiten beitragen, darunter vor allem chronischer Schmerz – und damit auch zu neuen Behandlungsmöglichkeiten führen. »Seine Entdeckung hat eine riesige Welle in der Schmerzmittelforschung gestartet, die noch läuft«, sagte Gary Lewin, Arbeitsgruppenleiter vom Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) in Berlin, zu Julius' Arbeit.

Langes Warten auf den Nobelpreis

Die Entdeckungen hatten sicher im vergangenen Jahr keinen so großen Einfluss auf die Welt wie die Impfstoffe gegen Covid-19 – aber dass eine mit dem Nobelpreis geehrte Forschung in den vorigen zwölf Monaten einen besonderen Einfluss hatte, ist trotz der Preisdefinition doch eher nebensächlich.

Viele Forschende müssen Jahrzehnte auf die Ehrung warten. 2005 sagte der damals geehrte Chemiker Yves Chauvin sogar, ihm sei der Chemie-Nobelpreis »peinlich«. »Meine Entdeckungen sind schon 40 Jahre alt, und ich bin ein alter Mann.« Später nahm Chauvin aber an der Verleihung in Stockholm teil.

Die Arbeiten von Julius und Patapoutian liegen weniger weit zurück. David Julius veröffentlichte im Jahr 1997 den ersten Fachartikel in »Nature«  zum Capsaicin-Rezeptor. 2002  berichtete er über einen Rezeptor, der auf Kälte und Menthol anspricht. Patapoutian berichtete 2010 in »Science«  über zwei Rezeptoren, die auf mechanische Reize reagieren.

Um eine Idee davon zu bekommen, wie aufwendig ihre Arbeiten waren: Um den Capsaicin-Rezeptor zu entdecken, fügten Julius und sein Team unzählige einzelne Gene aus Nervenzellen, deren Funktion man nicht kannte, einzeln in Zellen ein, die normalerweise nicht auf Capsaicin reagieren. So konnten sie das Gen des Capsaicin-Rezeptors, inzwischen TRPV1 genannt, identifizieren. Weitere Forschung offenbarte, dass TRPV1 auch auf Temperaturen über 40 Grad Celsius anspricht, also auf Hitze reagiert. TRPV1 ist ein sogenannter Ionenkanal, eine Art Tunnel durch die Zellhülle. Durch Ionenkanäle können geladene Teilchen in eine Zelle hinein- oder herausströmen, wodurch sich auch Signale übertragen lassen.

Die Forschung von Patapoutian vollzog sich quasi in der anderen Richtung: Sie begann mit einer Zelllinie, die ein elektrisches Signal sendete, wenn man einzelne Zellen mit einer winzigen Pipette anstieß. Zusammen mit Kolleginnen und Kollegen suchte er nach dem Rezeptor, der das möglich machte, beziehungsweise nach dessen Gen. Zunächst machten sie 72 mögliche Kandidaten aus, die sie dann nach und nach einzeln in diesen Zellen ausschalteten. Als die Zellen nicht mehr auf Stupser reagierten, hatten die Forschenden den verantwortlichen Rezeptor Piezo1 entdeckt. Es folgte die Entdeckung von Piezo2, einem weiteren druckempfindlichen Ionenkanal, der auch für die Wahrnehmung von Bewegung und der Körperposition im Raum zuständig ist. Beide Rezeptoren beteiligen sich daran, wichtige Körperfunktionen zu regulieren, darunter Blutdruck, Atmung und die Kontrolle der Harnblase. Die Erkenntnisse könnten deshalb nicht nur in der Schmerztherapie helfen, sondern auch bei anderen Krankheitsbildern.

Auf die Frage, inwiefern diese Entdeckungen während der Coronapandemie relevant waren, antwortete Abdel El Manira vom Nobelpreis-Komitee, Menschen hätten diese Rezeptoren durch Social Distancing viel seltener aktiviert. »Die Leute haben sich nach dem Händeschütteln und den Umarmungen von ihren Kindern oder Enkeln gesehnt, sie haben es vermisst.« Nun wisse man, »dass es diese TRPV1-Rezeptoren sind, die aktiviert sind, wenn sie eine warme Umarmung wahrnehmen, und dass es die Piezo-Kanäle sind, die aktiviert sind, wenn sie Nähe und menschliche Interaktion spüren«. Das sei also auch während der Pandemie wichtig gewesen.

Mit Material von dpa
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