Bekanntgabe des Medizin-Nobelpreises 2021 | AP

Nobelpreis für Medizin Die Entschlüsselung des Tastsinns

Stand: 04.10.2021 16:48 Uhr

Der Medizin-Nobelpreis geht in die USA: Die Wissenschaftler David Julius und Ardem Patapoutian haben eine führende Rolle in der Entschlüsselung des Tastsinns gespielt - und damit ein jahrhundertealtes Rätsel gelöst.

Von Ralf Kölbel, Nina Kunze und Antonia Weise, SWR-Wissenschaftsredaktion

Der diesjährige Nobelpreis ist ein Preis für Physiologie, also für Grundlagenforschung zur Funktionsweise unseres Körpers. Das Thema betrifft jeden von uns in jeder Sekunde: Unsere Nerven nehmen ständig Temperatur und Druck wahr - etwa, wenn wir eine heiße Kaffeetasse greifen oder barfuß durchs Gras laufen. Wenn die Tasse zu heiß ist, zuckt die Hand zurück; wenn der Fuß auf einen Stein tritt, heben wir ihn höher.

Suche nach der Übermittlung von Signalen im Körper

Bereits im 17. Jahrhundert stellte sich der Philosoph Descartes Fäden vor, die unterschiedliche Teile der Haut mit dem Gehirn verbinden. Ein Fuß, der beispielsweise eine offene Flamme berührt, könnte so ein mechanisches Signal an das Gehirn weiterleiten. Später konnten das Joseph Erlanger und Herbert Gasser beweisen: Sie erhielten 1944 den Medizin-Nobelpreis für ihre Entdeckung verschiedener Arten von sensorischen Nervenfasern, die auf unterschiedliche Reize reagieren. Doch wie genau unser Körper diese Informationen aufnimmt, war lange unklar.

Chilischoten zur Erforschung des Schmerzempfindens

David Julius und Ardem Patapoutian haben herausgefunden, wie genau diese äußeren Reize von den Nerven in elektrische Impulse umgewandelt werden - und damit ein jahrhundertelanges Rätsel gelöst.

Der US-Amerikaner David Julius, Jahrgang 1955, experimentierte Ende der 1990er Jahre mit Capsaicin, einer scharfen Substanz aus Chilischoten, und entdeckte so erstmals TRPV1, einen Rezeptor für schmerzhafte Hitze. Seinem Forschungsteam gelang es, aus Millionen möglicher Kandidaten das richtige Gen zu identifizieren, indem sie jedes dieser Gene einzeln in Zellen kultivierten, die normalerweise nicht auf Capsaicin reagieren.

Der 1967 in Beirut geborene Forscher Ardem Patapoutian entdeckte im Jahr 2010 mithilfe druckempfindlicher Zellen eine neue Klasse von Sensoren, die auf mechanische Reize in der Haut und in inneren Organen reagieren. Der Name dieser sogenannten Piezo-Kanäle leitet sich vom griechischen Wort für Druck ab. Auch er identifizierte aus einer Reihe möglicher Kandidaten das richtige Gen - jedoch indem er die Gene in den bereits druckempfindlichen Zellen eines nach dem anderen einzeln ausschaltete.

Eine Grundlage für weitere Forschung

Mit ihrer Grundlagenforschung ebneten die beiden Nobelpreisträger außerdem den Weg dafür, in Zukunft bessere Medikamente zu entwickeln, zum Beispiel gegen chronische Schmerzen. Inzwischen wurden viele weitere Varianten der Rezeptoren gefunden, die an unterschiedlichen körperlichen Abläufen beteiligt sind. So zum Beispiel auch der Kälterezeptor TRPM8, den Julius und Patapoutian unabhängig voneinander anhand seiner Reaktion auf Menthol entdeckten. Heutzutage basieren Forschungsansätze zur Behandlung von Bluthochdruck oder Problemen mit der Atmung und beim Wasserlassen unter anderem auf dieser Grundlagenforschung.

David Julius

David Julius ist ein US-amerikanischer Molekularbiologe. Geboren wurde er am 4. November 1955 in New York. 1977 schloss er seinen Bachelor in Life Sciences (Lebenswissenschaften) am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge ab. An der University of California in Berkeley erwarb er seinen wissenschaftlichen Doktortitel in Biochemie im Jahr 1984. Seit 1990 arbeitet er als Dozent an der University of California (UCSF), wo er die Abteilung für Physiologie leitet. Julius wirkt als Herausgeber bei der jährlich erscheinenden, renommierten Zeitschrift "Annual Review of Physiology" mit.

Der Wissenschaftler erhielt für seine Arbeit bereits mehrere Auszeichnungen und Preise. Unter anderem im Jahr 2019 den mit drei Millionen US-Dollar dotierten "Breakthrough Prize" des amerikanischen Institutes für Physiologie. Zudem gewann er im selben Jahr zusammen mit Ardem Patapoutian den 49. Rosenstiel Award für seine Arbeit in der medizinischen Grundlagenforschung wegen grundlegender und weitreichender Studien zu den molekularen Mechanismen von Berührung, Temperatur und Schmerz. 2020 folgte der "Kavli-Preis für Neurowissenschaften" und 2021 der "Frontiers of Knowledge Award in Biologie und Biomedizin".

	David Julius,  Nobelpreisträger für Medizin | via REUTERS

David Julius lehrt an der Universität von Kalifornien und gehört zu den beiden ausgezeichneten Wissenschaftlern in der Kategorie Medizin. Bild: via REUTERS

Ardem Patapoutian

Ardem Patapoutian ist ein libanesisch-amerikanischer Molekularbiologe und Neurowissenschaftler. Geboren wurde er 1967 in der libanesischen Stadt Beirut. Bevor er 1986 in die Vereinigten Staaten emigriert ist, besuchte er die Universität seiner Geburtsstadt. Im Jahr 1990 erwarb er an der University of California in Los Angeles einen Bachelorabschluss in Zell- und Entwicklungsbiologie. Sein wissenschaftlicher Dokotorabschluss in Biologie folgte 1996 am kalifornischen Institut für Technologie. Seit dieser Auszeichnung arbeitet er bis heute am "Scripps Research Institute", wo er im Jahr 2000 eine Professur erhielt. Zwischen den Jahren 2000 und 2014 forschte er zudem für die "Novartis research Foundation" und ab 2014 zusätzlich für das "Howard Hughes Medical Institute".

Ardem Patapoutian befasst sich hauptsächlich mit der Signalübertragung und Sensorik des menschlichen Körpers. Sein Schwerpunkt liegt dabei auf der Umwandlung von mechanischen Reizen, wie Temperatur, Berührung und Schmerz in biochemische Signale. Auf diesem Forschungsgebiet konnte er bereits mehrere aufschlussreiche Beiträge zur Erkennung neuartiger Ionenkanäle und Rezeptoren leisten.

2017 erhielt Patapoutian den "W. Alden Spencer Award", 2019 den "Rosenstiel Award", 2020 den "Kavli-Preis für Neurowissenschaften", sowie den "BBVA Fundation Frontiers of Knowledge Award" in Biologie und Biomedizin.

Ardem Patapoutian entdeckte mit seinem Forschungskollegen David Julius erstmals menschliche Temperatur- und Tastsensoren. Gemeinsam erhielten sie für ihre Entdeckung 2021 den Nobelpreis im Fach Medizin.

Ardem Patapoutian, Nobelpreisträger für Medizin | EPA

Ardem Patapoutian ist Molekularbiologe und Neurowissenschaftler und lehrt unter anderem an der "Howard Hughes Medical Institute". Bild: EPA

Preisverleihung im Dezember

Wie im vergangenen Jahr ist die renommierte Auszeichnung mit zehn Millionen Schwedischen Kronen (rund 980.000 Euro) pro Kategorie dotiert. 2020 waren die Amerikaner Harvey J. Alter und Charles M. Rice sowie der Brite Michael Houghton für die Entdeckung des Hepatitis-C-Virus mit dem Preis ausgezeichnet worden. Die nun bereits seit 120 Jahren verliehenen Nobelpreise werden traditionell am 10. Dezember, dem Todestag des Stifters Alfred Nobel, überreicht.

Über dieses Thema berichtete die tagesschau am 04. Oktober 2021 um 17:00 Uhr.