日本国立研究开发法人农业与食品产业技术综合研究机构（简称，农研机构）生物功能利用研究部门的Richard Cornette上级研究员、黄川田隆洋研究组长辅佐等人组成的研究团队与东京大学、美国马里兰大学合作，于3月17日宣布，通过向干燥状态下仍可存活的范氏多足摇蚊来源细胞中导入果蝇的嗅觉受体基因，成功制备出了一种可常温干燥保存的气味传感器培养细胞（简称：Pv11-Or47a）。这种细胞经干燥保存后添加水分，即可产生与干燥前一致的气味响应。研究团队未来将致力于开发小型可移动式气味生物传感器。相关研究成果已发表在期刊《Scientific Reports》上。
图1 经干燥处理的“气味传感器培养细胞”的真空包装（供图：《科学新闻》）
图2 处于无代谢休眠状态的干燥范氏多足摇蚊幼虫（供图：《科学新闻》）
气味成分的检测在食品品质管理、医疗诊断、环境监测等各类领域均存在需求。其中，利用生物优异的嗅觉功能开发气味传感器，正受到广泛关注。
但是利用生物或细胞的传感器存在维护与保存相关成本高昂的课题。例如，培养细胞需要可通过液氮维持-80℃环境的超低温槽。
为此，研究团队聚焦于范氏多足摇蚊幼虫所具备的极强干燥耐受性。农研机构历经20年，一直致力于范氏多足摇蚊干燥耐受机制的相关研究。范氏多足摇蚊是双翅目摇蚊类的昆虫，幼虫期如遇栖息地水源干涸，即便干燥至含水量3%以下，也能进入无代谢休眠状态，且再水合（再补水）后1小时左右即可复苏为原本的幼虫。现已证实，该物种经干燥保存可存活17年，且只要保持干燥状态甚至还耐受宇宙空间环境。
此前，该研究团队已成功从范氏多足摇蚊的卵中建立了培养细胞Pv11，并确认该培养细胞可在常温下干燥保存1年以上，经再水合后可恢复增殖。此外，开展合作研究的马里兰大学此前一直在开发利用蝾螈嗅觉细胞的小型气味传感器，但存在细胞长期维持困难的课题。
研究团队向培养细胞Pv11中导入了可检测香蕉等果实香气成分乙酸戊酯的果蝇来源嗅觉受体Or47a基因，以及与Or47a协同作用的共受体Orco基因。同时，为通过荧光信号提示已完成气味检测，还导入了可检测钙离子的荧光标记基因。
存在于细胞表面、由Or47a与Orco构成的离子通道在无气味物质时处于关闭状态，而一旦检测到气味物质，便会从细胞外摄取钙离子。其工作机制为：被摄取的钙离子与荧光标记结合，从而发出荧光。
经实验确认，向该细胞株添加乙酸戊酯后，可观测到荧光反应；同时还确认，荧光强度呈浓度依赖性升高。
该细胞株对乙酸戊酯的灵敏度与既往动物细胞中测得的数值（EC50：2.2～50μM）处于同等水平。
研究人员将细胞株干燥，在常温下保存2周后进行再水合，24小时后检测其对乙酸戊酯的响应，结果发现，其以干燥前同等的灵敏度完成检测，浓度依赖性响应也得以保持。同时还确认，该细胞株可在重复检测中保持数小时的响应。
干燥后的该细胞株可连同培养皿一同进行真空包装，从而可在常温下长期保存。据介绍，实际寄送给美国合作研究者的部分样品，经再水合后，对乙酸戊酯仍表现出正常的响应。
Richard Cornette上级研究员表示：“今后，我们希望通过提升荧光强度，实现再水合后即刻获得气味响应。此外，我们计划增加细胞种类，将多种嗅觉受体以阵列形式组合，使其能够识别多种气味。此外，我们期待通过合作研究，将小型检测器件与传感器细胞阵列相结合，开发出便携式气味生物传感器，并应用于医疗诊断及食品评价领域。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Scientific Reports
论文：An anhydrobiotic cell line expressing odorant receptors shows odorant responses after dry storage
DOI：10.1038/s41598-025-19627-x
