“超级嗅探器”小鼠工程改造,拥有超强的嗅觉

旨在嗅探炸药或疾病
"HeroRAT"
老鼠已经帮助我们发现隐藏的炸药。对啮齿动物进行基因工程改造,使其拥有超强的嗅觉,可以提升这项技能。APOPO 提供(来自 Wikimedia Commons)

科学家们刚刚增强了啮齿动物本已强大的嗅觉。纽约市的一个团队通过基因工程改造了小鼠,使其能够检测到远低于普通啮齿动物能够探测到的浓度。这些“超级嗅探器”小鼠拥有针对特定气味的额外传感器,未来可能能够嗅探出炸药、走私货物或疾病。

“我们拥有这些经过数百万年进化、高度精调以检测化学物质的受体,”共同作者、亨特学院的 Paul Feinstein 在一份声明中说。“我们认为我们可以将它们开发成工具,并用于检测疾病。”

哺乳动物的鼻子中充满了这些微小的受体,它们专门负责识别不同的气味。小鼠拥有约 1200 个编码嗅觉受体的基因(人类只有 350 个)。鼻子中数百万个感觉神经元中的每一个都带有一个单独的受体。

超级嗅探器小鼠的设计是让它们拥有更多专注于特定气味的受体。科学家们向这些“MouSensor”小鼠植入了他们设计的、用于调整动物发育中神经元的 DNA 链的额外副本。其结果是:更多的神经元最终拥有特定类型的受体。在一组小鼠中,约 1% 到 2% 的受体能够检测到苯乙酮,这是一种闻起来像茉莉花的化学物质。另一组则将 13% 的神经元专门用于携带检测留兰香气味的 carvone 的受体。

该团队使用荧光成像技术证实了额外的受体处于工作状态。然后对小鼠进行测试,以确定这些额外的传感器是否真的增强了它们的嗅觉。这些啮齿动物学会将它们拥有额外受体的任何气味与注射和腹痛联系起来。这些小鼠可以选择饮用纯水或掺有相同气味化学物质的水。

拥有额外苯乙酮受体的小鼠在检测(并回避)该化学物质的微量成分方面,其能力是普通小鼠的两倍。carvone 组对 carvone 的敏感度是普通小鼠的 100 倍。

科学家们认为他们可以进一步降低小鼠检测不同气味的阈值。“我们不确定临界点在哪里,即收益递减的点,”Feinstein 告诉《科学》杂志。

多年来,啮齿动物和狗 一直 为我们 提供嗅探地雷和疾病的服务。科学家们认为,他们的新技术可以使这些动物在执行任务时更加出色。“对这些 MouSensors,或者同样,Rat 或 DogSensors 进行嗅觉检测任务的训练,将大大缩短并提高效率,”作者写道,他们于 7 月 7 日在《Cell Reports》上 发表 了研究结果。

该团队还希望 MouSensors 有助于阐明我们的嗅觉是如何工作的。

 

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Kate Baggaley

特约撰稿人,科学

Kate Baggaley自2017年以来一直定期为《大众科学》撰稿。她经常报道自然、气候和COVID-19大流行,但也报道了科学的许多其他方面,包括太空、古生物学和健康。她对鸟类、深海生物以及各种美丽的爬行动物情有独钟。


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