2016 Fiscal Year Annual Research Report
嗅覚器の細胞外構成成分を利用した、高感度生物模倣型匂いセンサーの基盤技術創出
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16H04226
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| Research Institution | Okazaki Research Facilities, National Institutes of Natural Sciences |
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Principal Investigator |
佐藤 幸治 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(岡崎共通研究施設), 岡崎統合バイオサイエンスセンター, 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), テニュアトラック特任准教授 (90401702)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 嗅覚 / 匂いセンサー / 電気化学計測 / 生体機能利用 / 嗅粘液 / マイクロ流路 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．培養細胞における、嗅粘液構成成分の匂い応答への機能評価
嗅覚受容体を発現した培養細胞を嗅粘液構成成分で処理し、処理前後における匂い応答を評価した。また嗅覚受容体以外に、匂い応答に関係しない味覚受容体や内在性受容体とそれらのリガンドとの組み合わせでも、応答への影響について検討した。その結果、リガンドと受容体の組み合わせによって、処理前後における応答への影響が異なることがわかった。次に濃度依存性を検討し、嗅粘液構成成分が生物学的に意義のある濃度より低い濃度でも、機能的であることがわかった。
２．遺伝子再構成系を利用した、気相匂い応答測定装置の開発
緩衝液中の培養細胞に気相匂い刺激を行い、その反応を電気生理学的に計測するための装置を導入した。細胞表面へ気相匂い物質を伝達するためのオルファクトメータを、クロマトグラム用電磁弁ユニットとその制御回路により製作した。気体中の匂い物質の濃度を測定するために光イオン化計測器を導入し、本研究で用いる匂い物質がリアルタイムで検出可能であることを確認した。さらに気体中の匂い物質の濃度を制御するために、溶液ヘッドスペース法を用いて気体匂い物質の濃度系列を作製し、光イオン化法で定量性について評価した。
３．電気化学計測による、溶液中の匂い物質の濃度測定法開発
気相から液相に分配された匂い分子を計測することを目的に、電気化学計測による溶液中の匂い分子の定量方法の確立に取り組んだ。いくつかの分子でサイクリックボルタンメトリー法により、酸化応答が得られたが、酸化反応後電極への吸着と思われるシグナルが得られ定量するのが困難であった。そこでマイクロ電極を用い電極材料を変更したところ、吸着挙動を抑えることに成功し、検量線を作成することができ定量解析が可能となった。また気相から液相へ分配された匂い分子の応答を得るために、開放系マイクロ流路デバイスを設計し作製した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度、匂い応答の制御に関わる細胞外構成成分の候補物質について、生体環境よりも低い濃度において、複数の匂い物質に対する効果を確認できた。したがって、この物質が個体レベルでも機能することを示唆する結果が得られた。また今後の研究実施必要な計測装置の導入とその有意性の検証も、計画通りの進行である。In vitroの電気化学計測においても、匂い分子の定量法の確立にめどが付いてきたので、次年度以降気相からの計測に進む予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初、匂い応答に関わる細胞外構成成分は、気液界面を介した物質移動を制御すると予想していたが、液相中でも効果的であることがわかった。このことから嗅覚系以外でも、様々な受容体の分子認識を改善する効果が期待でき、生体模倣による創薬スクリーニング系などへの応用が見込まれる。今後は抹消嗅覚系における匂い認識に関わる分子基盤の全容解明に向け、気相匂い応答に対する効果の検証を実施するとともに、センサー開発や創薬スクリーニングなどの応用展開を目指した研究も実施する。そのために詳細な反応動態解析や、反応速度論に基づいたシミュレーション解析も実施し、匂い応答に影響を与える物理化学的要因を検討する。
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