Ardem Patapoutian ist ein US-amerikanischer Neurowissenschaftler und Molekularbiologe armenischer Herkunft, der im Libanon geboren wurde. Er entdeckte die Sensoren, mit denen Zellen Druck, Dehnung und Berührung wahrnehmen: die Ionenkanäle Piezo1 und Piezo2. Damit klärte er auf, wie der Tastsinn auf molekularer Ebene funktioniert und wie der Körper spürt, wo sich seine Gliedmaßen befinden. 2021 erhielt er gemeinsam mit David Julius den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin für die Entdeckung von Rezeptoren für Temperatur und Berührung. Patapoutian forscht seit vielen Jahren am Scripps Research Institute in La Jolla, Kalifornien.
Herkunft und Flucht
Ardem Patapoutian wurde 1967 in Beirut geboren. Ein genaues Geburtsdatum ist öffentlich kaum belegt; übereinstimmend wird das Jahr 1967 genannt. Er wuchs in einer armenischen Familie auf, in einer Zeit, in der der Libanon vom Bürgerkrieg erschüttert wurde. Patapoutian hat später erzählt, dass die Gewalt dieser Jahre seine Jugend prägte und dass er einmal von Bewaffneten entführt wurde, aber wieder freikam.
Er begann ein Studium an der American University of Beirut, verließ das Land aber wegen des Krieges mit etwa 18 Jahren und ging in die USA nach Los Angeles. Dort musste er sich zunächst mit verschiedenen Gelegenheitsarbeiten durchschlagen, unter anderem schrieb er Horoskope für eine armenischsprachige Zeitung. Ein Jahr später konnte er sich an der University of California in Los Angeles einschreiben.
Studium und erste Forschungsjahre
Ursprünglich wollte Patapoutian Medizin studieren. Während seines Studiums an der UCLA arbeitete er jedoch in einem Forschungslabor und entdeckte dort seine Leidenschaft für die Grundlagenforschung. 1990 schloss er sein Studium in Zell- und Entwicklungsbiologie ab. Anschließend promovierte er am California Institute of Technology, dem Caltech, in Pasadena; seinen Doktortitel erhielt er 1996. Danach forschte er als Postdoktorand an der University of California in San Francisco im Bereich der Neurowissenschaften, wo er sich mit der Entwicklung von Nervenzellen beschäftigte, die Sinnesreize aufnehmen.
2000 wechselte er an das Scripps Research Institute in La Jolla bei San Diego, wo er eine eigene Arbeitsgruppe gründete. Später wurde er zudem Forscher des Howard Hughes Medical Institute, einer der wichtigsten privaten Förderorganisationen für biomedizinische Forschung in den USA.
Wie wir Temperatur und Berührung spüren
Unsere Haut, unsere Muskeln und unsere inneren Organe sind voller Nervenendigungen, die ständig Reize aufnehmen. Sie melden, ob etwas warm oder kalt ist, ob wir etwas berühren, ob die Blase gefüllt ist oder wie stark sich die Lunge beim Atmen dehnt. Lange war unklar, mit welchen Molekülen diese Nervenzellen die Reize in elektrische Signale umwandeln.
David Julius hatte 1997 einen Rezeptor für Hitze entdeckt, indem er untersuchte, warum Chilischoten brennen. In den folgenden Jahren identifizierten Patapoutian und Julius unabhängig voneinander einen Rezeptor für Kälte, den Ionenkanal TRPM8, der auch durch Menthol aktiviert wird und erklärt, warum Pfefferminze kühlend wirkt. Patapoutians Gruppe fand zudem weitere temperaturempfindliche Kanäle. Die größte offene Frage aber war, wie Zellen mechanische Kräfte wie Druck spüren.
Die preisgekrönte Entdeckung: Piezo1 und Piezo2
Patapoutian und sein Team suchten nach einem Ionenkanal, der sich öffnet, wenn eine Zelle mechanisch verformt wird. Ionenkanäle sind winzige Poren in der Zellhülle, durch die geladene Teilchen strömen können. Öffnen sie sich, entsteht ein elektrisches Signal, das Nervenzellen weiterleiten.
Zunächst fanden die Forschenden eine Zelllinie, die mit einem messbaren elektrischen Signal reagierte, wenn man sie mit einer feinen Glaspipette anstieß. Dann stellten sie eine Liste von rund 70 Genen zusammen, die möglicherweise den gesuchten Sensor enthalten könnten. Nacheinander schalteten sie diese Gene in den Zellen aus und prüften jedes Mal, ob die Zellen noch auf das Anstoßen reagierten. Lange blieb die Suche ohne Ergebnis. Erst beim letzten Kandidaten auf der Liste verschwand die Reaktion. Damit hatten sie den Sensor gefunden.
2010 beschrieb die Gruppe dieses Gen und ein eng verwandtes zweites Gen. Sie nannten die zugehörigen Kanäle Piezo1 und Piezo2, nach dem griechischen Wort für Druck. Es handelte sich um eine völlig neue Familie von Ionenkanälen, die mit keiner bekannten Gruppe verwandt war. Spätere Untersuchungen zeigten, dass die Piezo-Proteine sehr groß sind und eine Form haben, die an einen Propeller erinnert. Wird die Zellmembran gedehnt, verändern sie ihre Form und öffnen die Pore.
Was Piezo-Kanäle im Körper leisten
Piezo2 erwies sich als der zentrale Sensor für den Tastsinn. Mäuse, denen dieser Kanal in bestimmten Nervenzellen fehlt, reagieren kaum noch auf leichte Berührung. Piezo2 ist außerdem entscheidend für die sogenannte Propriozeption, die Eigenwahrnehmung des Körpers. Sie verrät uns, in welcher Stellung sich Arme und Beine befinden, auch wenn wir die Augen schließen. Menschen mit seltenen erblichen Veränderungen im Piezo2-Gen haben Schwierigkeiten mit Gleichgewicht und Bewegungskoordination und spüren bestimmte Berührungen schlechter.
Piezo1 kommt vor allem in Geweben vor, die keine Sinnesorgane sind. Der Kanal spielt eine Rolle dabei, wie Blutgefäße auf den Blutfluss reagieren, wie rote Blutkörperchen ihr Volumen regulieren und wie sich Gefäße während der Entwicklung bilden. Weitere Studien brachten die Piezo-Kanäle mit der Regulation des Blutdrucks, der Atmung und der Füllung der Harnblase in Verbindung.
Warum der Tastsinn so lange ein Rätsel blieb
Dass die Sensoren für Druck und Berührung erst so spät entdeckt wurden, hat mehrere Gründe. Die Nervenendigungen, die solche Reize aufnehmen, sind winzig und in Haut und Gewebe verteilt. Die beteiligten Moleküle kommen nur in geringen Mengen vor. Zudem ist es technisch schwierig, eine Zelle im Labor kontrolliert zu verformen und gleichzeitig ihre elektrische Antwort zu messen. Bei Würmern und Fliegen waren zwar einige Kandidaten für mechanische Sensoren bekannt, doch beim Menschen und bei anderen Säugetieren fehlten überzeugende Nachweise.
Patapoutians systematisches Vorgehen, bei dem er Gen für Gen ausschaltete, war deshalb entscheidend. Es zeigt, wie Ausdauer in der Grundlagenforschung zum Ziel führen kann, selbst wenn ein Projekt lange keine Ergebnisse bringt. Patapoutian hat mehrfach betont, dass die Arbeit seines Teams, insbesondere die der jungen Forschenden im Labor, für die Entdeckung entscheidend war.
Bedeutung für die Medizin
Die Entdeckung der Piezo-Kanäle hat ein ganzes Forschungsfeld eröffnet. Weil sie an so vielen Vorgängen im Körper beteiligt sind, gelten sie als mögliche Angriffspunkte für neue Medikamente. Forschende untersuchen etwa, ob sich chronische Schmerzen lindern lassen, bei denen schon leichte Berührung als schmerzhaft empfunden wird. Auch für Erkrankungen des Blutes und der Gefäße könnten die Kanäle wichtig sein. Bestimmte erbliche Veränderungen in Piezo1 sind mit einer Form der Blutarmut verbunden, bei der die roten Blutkörperchen zu viel Wasser verlieren.
In jüngerer Zeit hat sich Patapoutian zudem der sogenannten Interozeption zugewandt, also der Frage, wie der Körper Signale aus seinem Inneren wahrnimmt, etwa aus Herz, Lunge oder Darm. Dieses Feld gilt als noch wenig erforscht und könnte helfen, das Zusammenspiel von Körper und Gehirn besser zu verstehen.
Ehrungen und Engagement
Vor dem Nobelpreis erhielt Patapoutian bereits bedeutende Auszeichnungen, darunter gemeinsam mit David Julius den Kavli-Preis für Neurowissenschaften im Jahr 2020. Er ist Mitglied der National Academy of Sciences der USA. Patapoutian betont in Interviews immer wieder, wie sehr er den Möglichkeiten verdankt, die ihm die USA als Einwanderer boten, und setzt sich für die Förderung von Grundlagenforschung ein. Seine Herkunft aus der armenischen Gemeinschaft des Libanon ist ihm bis heute wichtig.
Wirkung
Ardem Patapoutian hat eine der letzten großen Lücken im Verständnis unserer Sinne geschlossen. Dass wir eine Umarmung spüren, sicher gehen können und unser Körper den Blutfluss in den Gefäßen registriert, beruht auf Molekülen, die er gefunden hat. Seine Lebensgeschichte vom Bürgerkriegsflüchtling zum Nobelpreisträger zeigt zudem, wie viel wissenschaftliches Talent verloren gehen kann, wenn Menschen keine Chance erhalten, und wie viel es bewirken kann, wenn sie diese Chance bekommen.
Weitere Informationen bietet die offizielle Seite der Nobelstiftung.
Stand: 29.10.2026