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动物干细胞用于制造“电子鼻” 用于检测爆炸物毒品和其他违禁品

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2020-01-10浏览次数:1076

每天,成千上万训练有素的K9狗在美国各地嗅出毒品,爆炸物和失踪人员。这些狗对于安全是非常宝贵的,但它们也非常昂贵并且它们会感到疲倦。杜克大学的研究人员迈出了创造一种人造“机器人鼻子”装置的第一步,该装置由活细胞制成,可供人而不是狗使用。研究人员开发了一种基于小鼠基因的气味受体的原型,这些原因可以响应目标气味,包括可卡因和爆炸物的气味。

事实证明,在实验室培训中测试和在实际测试中测试它们之间存在一些非常大的差异。杜克医学院的高级研究作者,分子遗传学和微生物学教授Hiroaki Matsunami说:“人造鼻子的想法已存在很长时间了。” “这些受体是在20世纪90年代发现的,但是产生所有这些受体和监测活性存在重大技术障碍,因此我们可以在人工装置中使用它。” Matsunami说现有的“电子鼻”使用每种化合物来检测气味而不是受体干细胞。他说,这些设备“不如训练有素的狗”。 “我们的想法是,通过使用实际的,活的受体,也许我们可以开发类似动物的装置,”Matsunami说。 “目前还没有人实现这一目标,但这项研究正朝着这一目标迈进。”

人类,狗和小鼠的基因组包含大约20,000个基因,这些基因包含创建蛋白质的说明,这些蛋白质可以闻到,尝试,感觉,移动,并完成我们身体所做的一切。 Matsunami说,大约5%的小鼠基因被确定为制造气味受体的指令。相反,人类仅使用约2%的基因来制造气味受体。 “这些动物为此目的投入了大量资源,”Matsunami说。 “老鼠和老鼠是非常好的嗅觉;我们只是不用老鼠来检测真实的爆炸物。有一些实际问题要做。”该研究的第一步是确定响应目标的最佳气味受体。可卡因或大麻等气味。

研究人员创造了一种液体介质,其中含有可以从反应中照射的分子。接下来,他们复制了大约80%的小鼠气味受体,并将它们与培养基中的七种目标气味化学物质混合。他们测量了产生的发光,并选择了最佳表现的气味受体,用于研究的第二部分,实时监测受体激活。以前的研究是通过将选定的受体暴露于液体中的气味化学物质来完成的。但是培养皿和鼻子之间存在一些差异。首先,我们很少将鼻子浸入气味化学品的液体浴中。相反,我们的鼻子可以检测到漂浮在空气中的香水或硬纱的气味。我们的鼻子里充满了粘液。

因此,在美国国立卫生研究院资助DC和DC以及国防高级研究计划的RealNose项目支持的研究的后半部分,他们试图通过向蒸气和某些气体暴露气味来模仿我们如何使用鼻子酶。研究人员测试了他们为这项研究确定的受体的两种气味蒸汽。 “我们在论文中仅测试了其中两个,但它展示了如何使用它,”Matsunami说。研究人员希望他们可以对设备进行微调,以测试针对许多不同气味的所有受体。 “我们有一组受体,因此我们可以监测不同受体对各种气味的不同反应,包括化学相似或可能与实际使用相关的气味,如与爆炸物或药物有关的物质,”Matsunami说。

研究人员还测试了人们可能在粘液中发现的各种酶,以了解它们如何帮助或阻止反应。这个过程比直接与气味受体相互作用的蒸气分子更加真实。 “你认为,当我们嗅到一种化学物质时,它会与鼻子中的化学受体结合,但它并不那么简单,”Matsunami说。 “当化学物质在与受体结合之前溶解在鼻粘液中时,它可能会被鼻粘液中的酶转化为另一种化学物质。”在理解我们的气味方面,粘液是一个未知的前沿。据报道,重建鼻粘液的关键部分可能是构建人工鼻子的下一步。 “我们的论文不会立即应用于机场使用的便携式设备,但这是向前迈出的重要一步,表明它是可能的,”Matsunami说。 “我们可以更清楚地看到用什么障碍来让社区创建这样的设备。”