体に負担をかけずに病気の手がかりを見つけたい。そんな狙いから、昆虫の嗅覚のしくみを借りた変わった匂いセンサが生まれた。神奈川県立産業技術総合研究所の三村久敏研究員や、東京大学生産技術研究所の竹内昌治教授、住友化学などの共同研究グループが、昆虫由来の嗅覚受容体を持たせた細胞を並べ、尿に含まれるにおい成分を読み取る「マルチセンサアレイ」を開発した。尿に加えた、がん関連物質の候補を検出できたとしている。
センサーの素子は、人工的に手を加えた細胞だ。匂い物質を見分ける昆虫の嗅覚受容体と、細胞内のカルシウム濃度に応じて光る蛍光タンパク質を、細胞に組み込んである。狙った匂い物質が受容体に結びつくと、カルシウムが細胞内に流れ込み、細胞が強く光る。この光の変化を測れば、どの匂いが来たかが分かる。
課題は、細胞ごとに応答がばらつき、信号も弱い点にあった。研究グループは、細胞を水分の多いゲルに高密度で閉じ込め、独自のマイクロウェル（微小なくぼみ）を並べたプレートに配置した。くぼみの側壁にはスリットを設け、細胞を安定して保てると同時に、狙いの物質が細胞に届きやすいようにした。プレートはアクリル板を微細加工して作っており、小さな基板の上に複数のセンサー細胞を並べて、多くの匂い物質への反応を一度に取れる。
受容体の異なる複数のセンサー細胞を同じアレイに並べると、匂いの違いを見分けられる。今回は、がん関連の揮発性物質の候補として報告されているフェノール、6-メチル-5-ヘプテン-2-オン、アセトフェノンを対象にした。それぞれに反応するセンサー細胞を組み合わせ、混ざった液の中でも成分を識別できた。尿そのものを細胞にかけると、ほかの成分が邪魔をして検出は難しい。そこで、ヘキサンという溶媒で尿から揮発性成分を抜き出し、気化させて細胞に当てる気相での測定法を考えた。これにより、尿に加えたアセトフェノンをはっきり捉えられた。
ただし、今回検出したのは尿にあらかじめ加えた候補物質で、患者の尿に含まれる物質を使ったがんの診断には、さらなる検証がいる。研究グループは、感度の向上や対象物質の拡大、実際の臨床試料での検証を進めるとしている。将来は、医療やヘルスケアだけでなく、食品や環境の分野でも、においの分子を測る土台になると期待を示す。
