日本國立研究開發法人農業與食品產業技術綜合研究機構（簡稱，農研機構）生物功能利用研究部門的Richard Cornette上級研究員、黃川田隆洋研究組長輔佐等人組成的研究團隊與東京大學、美國馬裏蘭大學合作，於3月17日宣佈，通過向乾燥狀態下仍可存活的範氏多足搖蚊來源細胞中導入果蠅的嗅覺接受者基因，成功製備出了一種可常溫乾燥保存的氣味感測器培養細胞（簡稱：Pv11-Or47a）。這種細胞經乾燥保存後添加水分，即可產生與乾燥前一致的氣味響應。研究團隊未來將致力於開發小型可移動式氣味生物感測器。相關研究成果已發表在期刊《Scientific Reports》上。
圖1 經乾燥處理的「氣味感測器培養細胞」的真空包裝（供圖：《科學新聞》）
圖2 處於無代謝休眠狀態的乾燥範氏多足搖蚊幼蟲（供圖：《科學新聞》）
氣味成分的檢測在食品品質管理、醫療診斷、環境觀測等各類領域均存在需求。其中，利用生物優異的嗅覺功能開發氣味感測器，正受到廣泛關注。
但是利用生物或細胞的感測器存在維護與保存相關成本高昂的課題。例如，培養細胞需要可通過液氮維持-80℃環境的超低溫恆溫器。
為此，研究團隊聚焦於範氏多足搖蚊幼蟲所具備的極強乾燥耐性。農研機構歷經20年，一直致力於範氏多足搖蚊乾燥耐受機制的相關研究。範氏多足搖蚊是雙翅目搖蚊類的昆蟲，幼蟲期如遇棲息地水源乾涸，即便乾燥至含水量3%以下，也能進入無代謝休眠狀態，且再水合（再補水）後1小時左右即可復甦為原本的幼蟲。現已證實，該物種經乾燥保存可存活17年，且只要保持乾燥狀態甚至還耐受宇宙空間環境。
此前，該研究團隊已成功從範氏多足搖蚊的卵中建立了培養細胞Pv11，並確認該培養細胞可在常溫下乾燥保存1年以上，經再水合後可恢復增殖。此外，開展合作研究的馬裏蘭大學此前一直在開發利用蠑螈嗅覺細胞的小型氣味感測器，但存在細胞長期維持困難的課題。
研究團隊向培養細胞Pv11中導入了可檢測香蕉等果實香氣成分乙酸戊酯的果蠅來源嗅覺接受者Or47a基因，以及與Or47a互利共生的共接受者Orco基因。同時，為通過熒燈火信號提示已完成氣味檢測，還導入了可檢測鈣離子的螢光標記基因。
存在於細胞表面、由Or47a與Orco構成的離子通道在無氣味物質時處於關閉狀態，而一旦檢測到氣味物質，便會從細胞外攝取鈣離子。其工作機制為：被攝取的鈣離子與螢光標記結合，從而發出螢光。
經實驗確認，向該細胞株添加乙酸戊酯後，可觀測到熒光反應；同時還確認，螢光強度呈濃度依賴性升高。
該細胞株對乙酸戊酯的靈敏度與既往動物細胞中測得的數值（EC50：2.2～50μM）處於同等水平。
研究人員將細胞株乾燥，在常溫下保存2周後進行再水合，24小時後檢測其對乙酸戊酯的響應，結果發現，其以乾燥前同等的靈敏度完成檢測，濃度依賴性響應也得以保持。同時還確認，該細胞株可在重複檢測中保持數小時的響應。
乾燥後的該細胞株可連同培養皿一同進行真空包裝，從而可在常溫下長期保存。據介紹，實際寄送給美國合作研究者的部部分煤樣品，經再水合後，對乙酸戊酯仍表現出正常的響應。
Richard Cornette上級研究員表示：「今後，我們希望通過提升螢光強度，實現再水合後即刻獲得氣味響應。此外，我們計畫增加細胞種類，將多種嗅覺接受者以陣列形式組合，使其能夠識別多種氣味。此外，我們期待通過合作研究，將小型偵檢器件與感測器細胞陣列相結合，開發出攜帶型氣味生物感測器，並應用於醫療診斷及食品評價領域。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Scientific Reports
論文：An anhydrobiotic cell line expressing odorant receptors shows odorant responses after dry storage
DOI：10.1038/s41598-025-19627-x
