2019 Fiscal Year Research-status Report
Establishment of a receptor search technology for desired odor detection in insect odorant receptor-based sensors
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18K19203
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
神崎 亮平 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (40221907)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | 嗅覚受容体 / 昆虫 / 匂いバイオセンサ / 培養細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昆虫は、触角で機能する嗅覚受容体を用いて、環境中の多種多様な匂い物質を検出する。これまでに代表者らは、昆虫の嗅覚受容体、共受容体OrcoをSf21細胞へ遺伝子導入することにより、当該受容体が応答する対象臭を高感度かつ選択的に検出する“センサ細胞”の作出技術を確立してきた。本研究では、用途に合わせてさまざまなセンサ細胞を作出する技術を確立するため、昆虫由来の多数の嗅覚受容体から、対象臭に応答する受容体を探索する手法を確立し、一例として疾病の匂いを検出する嗅覚受容体の探索、およびセンサ細胞の作出を目指している。平成30年度では、Orcoとカルシウム感受性蛍光タンパク質GCaMP6sを発現する均質な細胞系統へ新しく嗅覚受容体を遺伝子導入することにより、当該受容体が応答する匂い物質に対して蛍光応答が取得できることを明らかにした。
令和元年度では、本手法で作出した細胞系統が嗅覚受容体の応答特性の評価に利用できるかどうかを明らかにするため、遺伝子導入した細胞系統の匂い応答特性（選択性、濃度応答性）を詳細に解析した。まず受容体が応答する匂い物質を含む複数種類の匂い物質に対する匂い選択性を評価した結果、対象臭に対して強く蛍光応答を示す一方、関連物質に対して弱く蛍光応答を示し、嗅覚受容体の匂い選択性に従って蛍光応答が取得できることが分かった。次に、対象臭に対する濃度応答性を評価した結果、濃度上昇に伴い蛍光強度を増加し、受容体に特徴的な濃度応答性が取得できることが分かった。以上の結果から、本技術により、遺伝子導入した嗅覚受容体を再構築して、その応答特性を評価できることが示され、昆虫の嗅覚受容体の応答特性を解析する新しい技術を確立した。現在、本技術に従って、疾病の匂い等を一例として、多数の嗅覚受容体からの応答特性の取得・解析を進めている。
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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
令和元年度では、平成30年度に提案した手法に従い、Orco、GCaMP6sを発現させた均質な細胞系統へ新しく嗅覚受容体を遺伝子導入することにより、細胞系統の蛍光応答の評価を通して、当該嗅覚受容体の詳細な応答特性の解析に利用できることを明らかにした。本手法は異なる複数種類の嗅覚受容体にも適用できることを明らかにし、これにより対象となる嗅覚受容体の応答特性を解析する新規技術の確立を達成した。本技術は、昆虫の嗅覚受容体の機能を比較的簡便に評価できる新しい技術の一つとして、きわめて重要な成果である。本年度の研究を通して、確立した技術が多くの昆虫嗅覚受容体の網羅的な機能解析の基盤技術として利用できることを示唆した。
以上のように、対象となる嗅覚受容体を比較的簡便に細胞系統で再構築させ、その細胞系統の蛍光応答を評価することで、嗅覚受容体の詳細な応答特性解析が可能な新規技術の確立を達成していることから、「おおむね順調に進展している」ものと判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度では、これまでに確立してきた嗅覚受容体の応答特性解析の新規技術を活用して、その活用例の一つとして、疾病の匂い等の対象臭の検出に適した嗅覚受容体の探索を目指す。推進方策としては、現在、キイロショウジョウバエやハマダラカといった遺伝子配列情報が利用できる昆虫種を主軸として、多数の嗅覚受容体遺伝子へと本技術を適用することにより、対象臭に対する応答特性を評価する。具体的には、本技術に従って対象となる嗅覚受容体遺伝子を挿入した発現ベクターを構築し、あらかじめOrcoとGCaMP6sが機能発現するSf21細胞系統へと遺伝子導入する。そして、蛍光顕微鏡や蛍光プレートリーダ等の計測技術により、細胞系統の蛍光強度変化量を指標とした、対象臭や関連物質に対する嗅覚受容体の応答特性解析を実施する。このような解析を繰り返すことにより、対象臭に対して応答を示す嗅覚受容体を探索する。最終的に得られた嗅覚受容体遺伝子については、センサ細胞を作出して、匂い選択性、濃度応答性、および背景臭存在下での応答性を取得することで、基礎性能を明らかにする。以上により、対象臭の検出素子としての利用可能性を検証する。
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| Causes of Carryover |
本研究は、多数の昆虫の嗅覚受容体を比較的簡便に評価できる新規技術を確立し、その技術に基づいて対象臭の検出に適した嗅覚受容体を探索することを目指した研究である。これまでは、嗅覚受容体を探索する新規技術の確立に注力することで、選択性や濃度応答性といった対象嗅覚受容体の詳細な応答特性を解析する技術の確立に至った。そのため、多数の嗅覚受容体を対象とした研究を次年度に実施することとなったことから、次年度使用額が生じた。
令和2年度には、多くの嗅覚受容体を対象として、複数の昆虫種から受容体遺伝子の単離、RNAシーケンス解析等を実施して、本技術に適用する予定である。未使用額については、これらの実験を実施するための物品費や人件費として使用する計画である。
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Research Products
(3 results)
