細胞外物質による化学感覚機能機構の解明と、高機能性センサー開発への展開

阐明细胞外物质的化学感应功能机制并开发高功能传感器

• 批准号: 19H02531
• 负责人: 佐藤 幸治
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H02531/
• 关键词: 匂いセンサー; 嗅覚; 生体機能利用; 電気化学; 味覚; 嗅粘液

2021年度ではまず、哺乳類の嗅覚受容体の匂い応答をリアルタイム計測するための、応答可視化技術の開発を行った。哺乳類嗅覚受容体の匂い応答はcAMPを測定することで定量化できるがその測定には通常、細胞の可溶化が必要でありこれまで、cAMPを匂い応答の指標としてリアルタイム計測することはできていなかった。このことは哺乳類嗅覚受容体を用いた匂いセンサー開発の大きな妨げとなっていた。本年度では、cAMPセンサーを遺伝子に組み込んだ培養細胞を作製した。この細胞に哺乳類嗅覚受容体を発現させ匂い刺激を行い、cAMP濃度変化を蛍光顕微鏡を用いてリアルタイム計測した。その結果、匂い刺激に応じた蛍光変化を計測でき、世界で初めて、cAMPを指標として嗅覚受容体の匂い応答を測定することに成功した。次にこの細胞を用い、機能解析の進んだ嗅覚受容体を発現、応答測定することで、開発した計測法の妥当性を検討した。その結果、本手法ではELISA法を用いた匂い応答測定法よりも感度良く、匂い応答を計測できることがわかった。特に従来の計測法で必要となる長時間の匂い暴露は必要とせず、生体とほぼ同様な、秒単位での匂い刺激でも応答測定が可能となり、匂いセンサーが要求する匂い濃度に対する追従性を備えていた。さらに様々な嗅覚受容体を発現させ応答解析を実施した結果、本細胞が多様な嗅覚受容体の、様々な匂い物質に対する応答を測定することに有用であることがわかった。このように様々な匂い物質を細胞実験で応答解析する環境が整ったため、多様な匂い物質に対する電気化学計測法の確立を引き続き実施した。その結果、これまで解析していた細胞外物質による酸化電流の増大効果がより表れやすい、新規化合物を見出した。さらに2020年度で検討した、哺乳類生体上皮のモデル細胞における粘液陽性細胞について、平面培養で大量に培養細胞を得ることに成功した

在2021财年，我们首先开发了一种响应可视化技术，以实时测量哺乳动物嗅觉受体的气味反应。哺乳动物嗅觉受体的气味反应可以通过测量营地来定量，但是测量通常需要细胞溶解度，并且到目前为止，可以实时测量cAMP作为气味反应的指标。这是使用哺乳动物嗅觉受体的气味传感器开发的主要阻碍。今年，产生了培养的细胞，其中将营地传感器纳入基因。细胞由哺乳动物嗅觉受体和刺激的气味表达，并使用荧光显微镜实时测量cAMP浓度的变化。结果，可以测量对气味刺激的响应的荧光变化，并且在世界上首次成功测量了使用CAMP作为指标的嗅觉受体的气味反应。接下来，使用这些细胞，我们表达并测量了具有晚期功能分析的嗅觉受体的反应，并检查了开发的测量方法的有效性。结果，发现该方法比使用ELISA方法的气味响应测量方法更敏感，并且可以测量气味响应。特别是，不需要传统测量方法所需的长期气味暴露，即使在秒内的气味刺激也可以进行响应测量，几乎与生物体相同，并且气味传感器具有遵循所需的气味浓度的能力。此外，通过表达各种嗅觉受体来进行反应分析，并表明该细胞可用于测量各种嗅觉受体对各种气味物质的反应。由于已经建立了通过细胞实验来分析各种气味剂的响应的环境，因此继续建立了各种气味剂的电化学测量方法。结果，我们发现了一种新型化合物，该化合物更有可能显示出由迄今已分析的细胞外物质引起的氧化电流的作用。此外，我们成功地在平面培养物的哺乳动物生物上皮细胞中成功获得了大量的粘液阳性细胞，并于2020年进行了研究。

项目成果

A structural model for the channel pore and ligand binding sites of an insect gustatory receptor

昆虫味觉受体的通道孔和配体结合位点的结构模型

• 发表时间: 2019
• 作者: Satoshi Morinaga;Koji Nagata;Sayoko Ihara;Yoshihito Niimura;Koji Sato;Kazushige Touhara
• 通讯作者: Kazushige Touhara

サル小腸オルガノイドを用いた内分泌細胞誘導系の確立

猴小肠类器官内分泌细胞诱导体系的建立

• 发表时间: 2021
• 作者: 有永 理峰;稲葉 明彦;今井 啓雄;佐藤 幸治;山根 拓実;大石 祐一;岩槻 健
• 通讯作者: 岩槻 健

魚類嗅神経細胞の電気的性質

鱼嗅觉神经元的电特性

• 发表时间: 2021
• 作者: 工藤恒;林勇樹;新井宗仁;新井 亮一;佐藤 幸治
• 通讯作者: 佐藤 幸治

Top-down and bottom-up approaches for studying the molecular mechanism of olfaction

研究嗅觉分子机制的自上而下和自下而上的方法

• 发表时间: 2019
• 作者: Sugiuchi Mizuho;Zhang Mingzhe;Hakoishi Yusaku;Shichibu Yukatsu;Horimoto Noriko Nishizawa;Yamauchi Yoshihiro;Ishida Yasuhiro;Konishi Katsuaki;Koji Sato
• 通讯作者: Koji Sato

液相を介した気相匂い物質の検出には、マイクロスケールの液厚の変化が影響する

通过液相检测气态气味剂会受到微量液体厚度变化的影响

• 发表时间: 2019
• 作者: Satoshi Morinaga;Koji Nagata;Sayoko Ihara;Yoshihito Niimura;Koji Sato;Kazushige Touhara;佐藤 幸治
• 通讯作者: 佐藤 幸治