Os dois investigadores revelaram como o calor, o frio e o tacto podem iniciar sinais no sistema nervoso, ligando-nos ao mundo que nos rodeia e ao nosso próprio organismo. O prémio tem um valor de dez milhões de coroas suecas (957 mil euros).
David Julius nasceu em Nova Iorque, em 1955, e é atualmente professor na Universidade da Califórnia. Ardem Patapoutian nasceu em Beirute, no Líbano, em 1967, mas mudou-se durante a juventude para os Estados Unidos e é agora cientista no instituto Scripps Research, em La Jolla, na Califórnia.
A nossa capacidade de sentir calor, frio e tacto é essencial para a sobrevivência e sustenta a nossa interacção com o mundo que nos rodeia. Na nossa vida diária, tomamos estas sensações como certas, mas como são iniciados os impulsos nervosos para que a temperatura e a pressão possam ser percebidas? Antes das descobertas de David Julius e Ardem Patapoutian, a nossa compreensão de como o sistema nervoso sente e interpreta o ambiente envolvente ainda continha uma questão fundamental por resolver: como é que a temperatura e os estímulos mecânicos se convertem em impulsos eléctricos no sistema nervoso?
David Julius utilizou capsaicina, um composto pungente de pimentas que induz uma sensação de ardor, para identificar um sensor nas extremidades nervosas da pele que responde ao calor. Ardem Patapoutian utilizou células sensíveis à pressão para descobrir uma nova classe de sensores que respondem a estímulos mecânicos na pele e nos órgãos internos. Estas descobertas revolucionárias lançaram intensas actividades de investigação que levaram a um rápido aumento da nossa compreensão de como o nosso sistema nervoso sente o calor, o frio e os estímulos mecânicos. Os laureados identificaram elos críticos em falta na nossa compreensão da complexa interacção entre os nossos sentidos e o ambiente.
Na segunda metade dos anos 90, David Julius da Universidade da Califórnia, São Francisco, EUA, viu a possibilidade de grandes avanços ao analisar como o composto químico capsaicina causa a sensação de ardor que sentimos quando entramos em contacto com pimentas. Já se sabia que a capsaicina activava as células nervosas causando sensações de dor, mas como este químico exercia realmente esta função era um enigma por resolver. Julius e os seus colegas criaram uma biblioteca de milhões de fragmentos de ADN correspondentes a genes que são expressos nos neurónios sensoriais que podem reagir à dor, calor e tacto. Julius e os seus colegas supuseram que a biblioteca incluiria um fragmento de ADN que codificasse a proteína capaz de reagir à capsaicina. Eles expressaram genes individuais desta colecção em células cultivadas que normalmente não reagem à capsaicina. Após uma pesquisa laboriosa, foi identificado um único gene capaz de tornar as células sensíveis à capsaicina. O gene para a detecção da capsaicina tinha sido encontrado! Outras experiências revelaram que o gene identificado codificou uma nova proteína de canal iónico e este receptor de capsaicina recentemente descoberto foi mais tarde denominado TRPV1. Quando Julius investigou a capacidade da proteína para responder ao calor, percebeu que tinha descoberto um receptor sensível ao calor que é activado a temperaturas consideradas dolorosas.
Enquanto os mecanismos de sensação de temperatura eram reveladas, não estava ainda claro como os estímulos mecânicos poderiam ser convertidos nos nossos sentidos de tacto e pressão. Os investigadores tinham previamente encontrado sensores mecânicos em bactérias, mas os mecanismos subjacentes ao tacto nos vertebrados permaneciam desconhecidos.
Patapoutian e os seus colaboradores identificaram primeiro uma linha celular que emitia um sinal eléctrico mensurável quando células individuais eram perfuradas com uma micropipeta. Assumiu-se que o receptor activado por força mecânica é um canal iónico e, numa etapa seguinte, foram identificados 72 genes candidatos que codificavam possíveis receptores. Estes genes foram inactivados, um a um, para descobrir o gene responsável pela sensibilidade mecânica nas células estudadas. Após uma busca àrdua, Patapoutian e os seus colegas conseguiram identificar um único gene cujo silenciamento tornava as células insensíveis à picagem com a micropipeta. Um novo e inteiramente desconhecido canal iónico mecanosensível foi descoberto e recebeu o nome Piezo1, após a palavra grega para pressão (i.e., píesi). Através da sua semelhança com Piezo1, foi descoberto um segundo gene, ao qual foi dado o nome Piezo2. Descobriu-se que os neurónios sensoriais exprimem níveis elevados de Piezo2 e outros estudos estabeleceram firmemente que Piezo1 e Piezo2 são canais iónicos que são directamente activados pelo exercício de pressão sobre as membranas celulares.
O avanço de Patapoutian levou a uma série de trabalhos do seu e de outros grupos, demonstrando que o canal de iões Piezo2 é essencial para o sentido do tacto. Além disso, o Piezo2 demonstrou desempenhar um papel fundamental no sentido crítico da posição e movimento do corpo, conhecido como propriocepção. Em trabalhos posteriores, os canais Piezo1 e Piezo2 demonstraram regular processos fisiológicos adicionais importantes, incluindo pressão arterial, respiração e controlo da pressão urinária na bexiga.
*António Piedade é Bioquímico e Comunicador de Ciência. Publicou mais 700 artigos e crónicas de divulgação científica na imprensa portuguesa e 20 artigos em revistas científicas internacionais. É autor de nove livros de divulgação de ciência, entre os quais se destacam “Íris Científica” (Mar da Palavra, 2005 – Plano Nacional de Leitura),”Caminhos de Ciência” com prefácio de Carlos Fiolhais (Imprensa Universidade de Coimbra, 2011) e “Diálogos com Ciência” (Ed. Trinta por um Linha, 2019 – Plano Nacional de Leitura) prefaciado por Carlos Fiolhais. Organiza regularmente ciclos de palestras de divulgação científica, entre os quais, o já muito popular “Ciência às Seis”, no Rómulo Centro Ciência Viva da Universidade de Coimbra. Profere regularmente palestras de divulgação científica em escolas e outras instituições.
