(本文转载自泛科学 PanSci)
2021年诺贝尔生理或医学奖（Physiology or Medicine），由美国生理学家朱里雅斯（David Julius）及帕塔普蒂安（Ardem Patapoutian）共同获奖，他们的研究首度发现了「人类神经系统的温度和触觉受体」。
人类感受冷热及触觉的能力是与生俱来、且对生存而言是至关重要的能力。但关于「温度和机械性刺激如何在神经系统中转化为电脉冲信号？」（外在刺激如何转为生理感受的机制）一直是悬而未解的难题。
朱里雅斯利用辣椒素（capsaicin）来识别皮肤神经末梢中对「热」有反应的受体；帕塔普蒂安则使用压敏细胞（pressure-sensitive cells）发现了新型受体，可以对皮肤和内部器官中的机械力刺激（mechanical stimuli）做出反应，让我们知道力学的刺激也会连结到对应的受体。
「辣椒素」如何产生灼热感？
在 1990 年代后期，加利福尼亚大学旧金山分校的朱里雅斯，通过分析辣椒素如何引发接触辣椒时的灼烧感，这项研究开启了后续「温度差对特定感觉受体之间的关联性」的研究。
众所皆知，辣椒素能激发神经细胞并引起疼痛感与灼热感，但详细的原理机制在当时是一个未解之谜。朱里雅斯和他的同事，建构了包含数百万个 DNA 片段的数据库，并找到片段中对应于特定神经元来表达感觉的受体，这些受体可以对疼痛、热和触碰做出反应。他们透过比对细胞对辣椒素的反应，分析其 DNA 差异，经研究后，朱里亚斯研究团队确定了一组会让细胞对辣椒素敏感的受体。
这个新发现的辣椒素受体，后来被命名为 TRPV1。当朱里雅斯研究 TRPV1 对热的反应时，发现 TRPV1 会在大于摄氏 43 度时被激发，他意识到他发现了一种热敏受体，这种受体在特定的温度下会激发疼痛感（图 1）。
TRPV1 的热敏特性是一项重大发现，并为揭开其他温度感应受体开辟了新道路。之后，朱里雅斯和帕塔普蒂安，分别独立使用薄荷醇做研究，并发现会被寒冷激发的 TRPM8 受体。
之后，与 TRPV1 和 TRPM8 相关的其他受体，都陆续确认会对不同的温度产生反应。许多实验室开展了新的研究，通过使用缺乏这些受体的小鼠，来研究这些通道在热感觉中的作用。
朱里雅斯发现的 TRPV1，使我们能够更了解温度差如何在神经系统中诱发电脉冲信号。
「机械力」刺激如何转化为触觉？
温度的受体正在被逐渐解密，但对于「机械力」的刺激为何可以转化为触觉和压力？曾有科学家在细菌上发现相关受体，但关于脊椎动物的触觉机制仍然未知。帕塔普蒂安（Scripps Research in La Jolla, California, USA），希望可以找到这个难以捉摸的受体到底是什么？
帕塔普蒂安和他的伙伴首先找到了一种细胞株，当它被微量吸管（micropipette）戳到、受到力刺激的时候，会发出可测量的电脉冲信号。接着，他们试图编码了各种可能会被机械力激活的离子通道的受体的基因（共72组），
并且找寻到底是哪一组基因在其中占有重要关键。经过搜索，他们确定了一组基因，当它不表现的时候，细胞对微量吸管的刺激完全没有反应。
因此，一种全新、之前完全未知，对机械力敏感的离子通道被发现，他被命名为「Piezo1」，从希腊语中表示压力的词「í; píesi」而来。藉由与 Piezo1 的相似性，研究团队找到了第二组基因，并将其命名为「Piezo2」，它对感觉神经元的表达水平很高。近一步证实 Piezo1 和 Piezo2 是透过对细胞膜施加压力而被活化的离子通道。
帕塔普蒂安发明了一系列的研究，证明 Piezo2 离子通道对触觉至关重要，它也被证明在重要的身体位置和本体感觉中扮演重要的角色。Piezo1 和 Piezo2 通道也被证明能调节一些重要的生理过程，包含血压、呼吸及膀胱控制等等。
这一切都说得「通」了！
今年诺贝尔奖得奖者对 TRPV1、TRPM8 和 Piezo 通道的突破性发现，让我们能够了解温度（冷、热）和机械力如何刺激神经产生冲动，使得我们可以感知和适应周围的世界。TRP 通道的发现是我们感知温度的重要发现，也是对于受体研究很重要的基石。Piezo2 通道则是赋予我们触觉和感知身体各种部位的位置和运动的能力。
这些开创性的发现，不只让我们知道离子通道对于许多生理表现和疾病都至关重要，而相关的知识也能在后续被应用于各种疾病的治疗方式。
“This discovery has profoundly changed our view of how we sense the world around us”
Immediately following the announcement of the 2021 Nobel Prize in Physiology or Medicine, Professor Abdel El Manira, member of the the Nobel Assembly, spoke to reporter Lotta Fredholm about this year’s awarded discovery. (Video Link)
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辣椒辣度与热度如何形成 台湾学者现身说明
(下文转载自台湾科技媒体中心)
台湾研究院生物医学研究所研究员兼副所长陈志成表示，两位得奖的科学家最重要的贡献是发现辣椒素受体（TRPV1），以及机械力受体（Piezo1、Piezo2），是第一次在分子的层次上发现这两个感觉的对应受体。辣椒素受体在42度以上才会活化，与热的感觉有关。
陈志成说明，Piezo1的重要功能是血压、呼吸和膀胱控制。Piezo2在感觉神经系统扮演重要角色，包含本体感觉与痛觉的机械力感受。
中兴大学生命科学系教授兼系主任林赫则提到，神经痛觉、内脏痛觉等感觉，对于维持日常生活非常重要。任职于加州大学旧金山分校的朱里雅斯，使用辣椒素做实验，发现对辣椒素的反应是产生灼热的感觉，进一步研究之后发现感受辣椒素的受体，即是辣椒素受体1（TRPV1）。
帕塔普蒂安的研究，主要是与机械性的触觉有关的机制，例如骨骼生长重塑时压迫的感觉，以及血压等。皮肤和内脏都有这些感受器，才能对外界反应。
台湾阳明交通大学生命科学院院长连正章表示，离子通道分成很多类别，有些会感受热的温度，另外有些会感受冷的温度。离子通道受到外在刺激后形状改变，是末梢神经产生电位变化的关键。连正章提到，后来发现，全身的体感都有其相对应的离子通道。这些基础研究对于现在开发止痛药，都有很重要的贡献。
陈志成补充说，其实辣椒素受体对本体感觉很重要，对酸也有反应，对机械力也有反应，只是机制和Piezo1、Piezo2受体不同，显示辣椒素受体是多功能的离子通道。如果Piezo2受体有缺陷，本体感觉会有问题，例如会容易摔倒。陈志成补充，辣椒素受体在未来的应用可能是消炎与止痛的治疗方法。
这类研究也受到台湾学者重视，高雄医学大学临床医学研究所助理教授谭俊祥，也是从事类似研究。谭俊祥表示，他的研究是发现另一种受体（TRPM2）的离子通道，与感受热的机制有关，并此研究已在2020年正式发表于《自然》（Nature）期刊上。
四位专家均表示，科学家原本一直找不到感受温度，以及受外力刺激的反应是透过什么机制。得奖的两位科学家运用实验测量细胞对辣椒素有反应，以及对力会产生电位变化，找到这些感觉机制，是我们内在如何感受、解释并与外在世界互动的最根本基础，是非常重要的生理医学相关研究基础。
資料來源：
The Nobel Prize (2021年10月4日)；Press release: The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2021；The Nobel Prize (2021/10/8)，取自https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2021/press-release/
PanSci (2021年10月4日)；【2021诺贝尔生理或医学奖】为何会有「热热的、刺刺的」感觉？温度与触觉受体的发现；泛科学 PanSci (2021/10/12)，转载自https://pansci.asia/archives/332251
台湾科技媒体中心 (2021年10月4日)；2021诺贝尔生医奖记者会 会后新闻稿；台湾科技媒体中心SMC (2021/10/13)，转载自https://smctw.tw/11236/
