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
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19H02531
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 27040:Biofunction and bioprocess engineering-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
佐藤 幸治 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任准教授 (20444101)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川野 竜司 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90401702)
岩槻 健 東京農業大学, 応用生物科学部, 教授 (50332375)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
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| Keywords | 匂いセンサー / 嗅覚 / 生体機能利用 / 電気化学 / 味覚 / 嗅粘液 |
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| Outline of Research at the Start |
現在、嗅覚などの化学感覚が物質を感じる仕組みとその関連遺伝子は、ほとんどが明らかにされている。しかしそれらを培養細胞で再構成してもいまだ、イヌの鼻のような優れた分子認識機能を実現するには至っていない。本研究では主に嗅覚器を対象に、細胞外物質と化学感覚器の相互作用の観点から、嗅覚の超感受性を実現する分子機構の解明を目指す。さらに微細加工技術との技術統合により、化学感覚を模倣して生体の高機能性を再現した化学センサーの応用展開を試みる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度では、これまでに開発した匂い応答計測技術を用いた様々な化学感覚受容体を用いた応答計測や、応答感度に関わる物質について解析した。まず昆虫の嗅覚受容体に関し、嗅覚受容体の発現に必須なOrcoを安定的に発現する細胞株を作製し、これまで測定できなかった受容体の応答を測定することに成功した。さらに糖受容体についてその立体構造のモデルを構築したところ、脊椎動物と比較して膜貫通領域が短くなっていることが明らかになった。そこで細胞外物質により細胞膜からコレステロールを除去したところ、応答の改善が認められた。
次にこれまでに開発したcAMP可視化技術を用いて、哺乳類嗅覚受容体の応答解析を試みた。まず本技術で計測された培養細胞の匂い応答は、匂い刺激後も１分近くにわたり応答が上昇する、数秒で応答が完結する生体からの匂い応答計測と大きく異なるものであった。その原因としてcAMPの細胞内拡散の影響が考えられた。そこで細胞膜特異的にcAMPセンサーを発現する細胞を作製し、生体の匂い感知を再現する気相匂い刺激を行なった。その結果、細胞内拡散が応答の遅延に関わることが示されたが、１秒以内で匂いを感知する生体の急速な匂い応答は再現できず、嗅覚器に備わった超高感度・高速な匂い応答には細胞外物質だけでなく細胞内シグナル伝達も関与することが示された。
細胞外物質の機能解析に関し、前年度までに確立した多様な匂い物質に対する電気化学計測法により10種類を超える疎水性匂い物質の検討を行い、粘液モデル溶液における応答増強がin vitroでも確認できた。特に特定の化学構造を持つ分子に関し、その効果が高いことも見出した。
また人工的な細胞外物質の作製を目指しこれまでに、サル消化管細胞を単層培養系にて粘液産生細胞に分化させることに成功したが、今年度はそれらの細胞から粘液を分泌させる条件を決定した。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(4 results)
Research Products
(11 results)
