EL calor de una taza de café, la caricia de un tejido en la piel... El Premio Nobel de Medicina 2021 se otorgó a dos investigadores que estudian estas sensaciones omnipresentes, con la promesa de mejorar la lucha contra el dolor.

Explicar "estas sensaciones tan corrientes como enigmáticas" era el principal objetivo del estadounidense David Julius, uno de los dos agraciados con el Nobel, según afirmó este científico en una entrevista en 2020 para la revista BrainFacts. 

Julius estableció con sus investigaciones los mecanismos por lo que un pimiento picante nos da una sensación de calor. Un descubrimiento que va más allá de lo gastronómico, ya que explica cómo percibimos las temperaturas.

Aunque ya se sabía desde hacía décadas el papel que tienen las células nerviosas en la percepción de la temperatura y en el sentido del tacto, todavía se ignoraba cómo las células localizaban esas sensaciones y las transmitían al cerebro. 

Según ha destacado el comité del Nobel en un comunicado, las investigaciones de Julius, y de su compatriota Ardem Patapoutian (el otro galardonado) “son descubrimientos revolucionarios que permitieron aumentar rápidamente nuestra comprensión de cómo nuestro sistema nervioso percibe el calor, el frío y los estímulos mecánicos”.

Del chile al gen

Ya se sabía que la capsaicina (componente del picante chile) activaba las células nerviosas que provocan la sensación de dolor, pero la forma en que esta sustancia química ejercía realmente esta función era un enigma sin resolver. Julius y sus colaboradores crearon una biblioteca de millones de fragmentos de ADN correspondientes a los genes que se expresan en las neuronas sensoriales que pueden reaccionar al dolor, el calor y el tacto. Con ello plantearon la hipótesis de que la biblioteca incluiría un fragmento de ADN que codificaría la proteína capaz de reaccionar a la capsaicina.

Expresaron genes individuales de esta colección en células cultivadas que normalmente no reaccionan a la capsaicina. Tras una laboriosa búsqueda, se identificó un único gen capaz de hacer que las células fueran sensibles a la capsaicina. Se había encontrado el gen de la misma. Otros experimentos revelaron que el gen identificado codificaba una nueva proteína de canal iónico, y este receptor de capsaicina recién descubierto recibió posteriormente el nombre de TRPV1. Cuando Julius investigó la capacidad de la proteína para responder al calor, se dio cuenta de que había descubierto un receptor sensor de calor que se activa a temperaturas percibidas como dolorosas.

Este descubrimiento permitió comprender cómo las diferencias de temperatura pueden inducir señales eléctricas en el sistema nervioso.

El hallazgo de Patapoutian

Mientras se desarrollaban los mecanismos de la sensación de temperatura, seguía sin estar claro cómo los estímulos mecánicos podían convertirse en nuestros sentidos del tacto y la presión. Patapoutian junto con sus colaboradores, identificó por primera vez una línea celular que emitía una señal eléctrica medible cuando se pinchaban células individuales con una micropipeta. Se asumió que el receptor activado por la fuerza mecánica es un canal iónico y en un siguiente paso se identificaron 72 genes candidatos que codifican posibles receptores.

Estos genes se inactivaron uno a uno para descubrir el gen responsable de la mecanosensibilidad en las células estudiadas. Tras una ardua búsqueda, lograron identificar un único gen cuyo silenciamiento hacía que las células fueran insensibles a los pinchazos con la micropipeta.

Se había descubierto un nuevo canal iónico mecanosensible y se le dio el nombre de Piezo1, por la palabra griega que significa presión. Por su similitud con Piezo1, se descubrió un segundo gen al que se denominó Piezo2. Se descubrió que las neuronas sensoriales expresaban altos niveles de Piezo2 y estudios posteriores establecieron firmemente que ambos eran canales iónicos que se activan directamente por el ejercicio de la presión sobre las membranas celulares.

Posteriormente se evidenció que Piezo2 es esencial para el sentido del tacto y desempeña un papel fundamental en la detección de la posición y el movimiento del cuerpo, de importancia crítica, conocida como propiocepción. Luego se demostró que éste, al igual que su predecesor, regulan otros procesos fisiológicos importantes, como la presión arterial, la respiración y el control de la vejiga urinaria.