【テクノロジー解説】唐辛子はなぜ「熱い」、ミントはなぜ「冷たい」?温度と触覚のセンサーの発見。唐辛子の成分で見つけた熱のセンサー、細胞を1つずつつついて見つけた圧力のセンサー「Piezo」(2021年ノーベル生理学・医学賞)
暑い夏の日に芝生をはだしで歩くと、太陽の熱、風、足の裏の草の感触がわかります。でも、温度や圧力は、どうやって神経の電気信号に変わるのでしょうか。2021年のノーベル生理学・医学賞は、その答えを見つけた2人に贈られました。ジュリアス博士は、唐辛子の辛み成分カプサイシンを手がかりに、皮膚の神経の「熱のセンサー」TRPV1を発見。メントールを使って「冷たさのセンサー」TRPM8も見つかりました。パタプティアン博士は、細胞を細い管でつついて、圧力のセンサー「Piezo」を発見。Piezo2は触覚や、体の位置や動きを感じるのに欠かせないことがわかりました。
プレ男激辛ラーメンを食べると口が「熱い」し、ミントのガムは「スースー冷たい」。温度は変わってないのに、なんで?
メル美そのなぞを解いた研究がノーベル賞をとってるんだよ。
こんにちは、Dr. Taro です。 「テクノロジー解説」、今回は温度と触覚のセンサーです。2021年のノーベル生理学・医学賞の発表をもとにまとめました。
熱さや手ざわりは、どうやって電気信号に?
- 暑い夏の日に芝生をはだしで歩くと、太陽の熱、風、足の裏の草の1本1本を感じます。こうした感覚は、まわりの変化に合わせて生きるのに欠かせません
- 17世紀の哲学者デカルトは、皮膚と脳が糸でつながっていて、足が火にふれると脳に信号が届く、と考えました
- その後、刺激の種類ごとに反応する専門の神経があることがわかりました。でも、温度や力が、どうやって神経の電気信号に変わるのかは、なぞのままでした
唐辛子で見つけた「熱のセンサー」
- 1990年代後半、デヴィッド・ジュリアス博士(カリフォルニア大学サンフランシスコ校)は、唐辛子にふれたときの焼けるような感覚に注目しました。原因は辛み成分のカプサイシンです
- 痛み・熱・触覚に反応する神経で働く遺伝子のかけらを何百万個も集め、ふだんはカプサイシンに反応しない細胞に1つずつ入れて試しました
- 根気よく探した結果、カプサイシンに反応させる1つの遺伝子が見つかりました。その遺伝子がつくるのは、痛いほどの熱で働くセンサー(イオンチャネル)TRPV1でした
- さらに、ジュリアス博士とアーデム・パタプティアン博士は、それぞれ別々に、メントールを使って、冷たさで働くセンサーTRPM8を見つけました
- その後、さまざまな温度で働く仲間のセンサーも見つかり、温度が神経の電気信号に変わるしくみがわかってきました
プレ男唐辛子は熱のセンサーを、ミントは冷たさのセンサーを動かしてたのか!
つついて見つけた「圧力のセンサー」
- 温度のしくみがわかってきても、触覚や圧力がどう電気信号に変わるのかは、まだわかっていませんでした
- パタプティアン博士(スクリプス研究所)は、細い管(マイクロピペット)で1つずつつつくと電気信号を出す細胞を見つけました
- 候補の遺伝子72個を、1つずつ働かなくしていき、つついても反応しなくなる遺伝子をついに見つけました
- 新しいセンサーは、ギリシャ語の「圧力」にちなんで「Piezo1」と名づけられ、似た「Piezo2」も見つかりました
Piezo2がないと、何が起こる?
- Piezo2は、触覚に欠かせないことがわかりました
- 目をつぶっても手足の位置や動きがわかる感覚(固有感覚)にも、大切な役割をもっています
- Piezo1とPiezo2は、血圧、呼吸、ぼうこうのコントロールなどにもかかわっています
- これらの発見をもとに、慢性の痛みなどのさまざまな病気の治療法を開発する研究が進められています
唐辛子のカプサイシンは熱のセンサーTRPV1を、メントールは冷たさのセンサーTRPM8を動かします。圧力のセンサーPiezo2は、触覚や体の位置を感じるのに欠かせません。
つながるテクノロジー
- 遺伝子のブレーキ役:マイクロRNA
- 細胞の中を光らせて見る:光るクラゲのタンパク質「GFP」
- 細胞の中のリサイクル:オートファジー
プレ男次に激辛を食べたら「いまTRPV1が働いてる!」って思い出そう。
メル美ふだん当たり前の感覚にも、すごいしくみがあるんだね。
ホルモンや光、においを受けとる細胞の表面のセンサーは、ドキッとしたとき、細胞はどうやってアドレナリンを受けとる?へ。
まとめ
- 温度や圧力が神経の電気信号に変わるしくみは、長いあいだなぞだった
- カプサイシン(唐辛子)で、熱のセンサーTRPV1を発見(ジュリアス博士)
- メントールで、冷たさのセンサーTRPM8を発見
- 細胞をつついて、圧力のセンサーPiezoを発見(パタプティアン博士)。Piezo2は触覚や体の位置の感覚に欠かせない
- 慢性の痛みなどの治療の研究へ(2021年ノーベル生理学・医学賞)
参考文献
- The Nobel Assembly at Karolinska Institutet. Press release: The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2021. NobelPrize.org. https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2021/press-release/ (閲覧日:2026年10月10日)
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