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可能对一项诺贝尔奖获奖假说发起挑战
香水科学家改造细胞，使其具备“嗅觉”
一项研究或可改变嗅觉的实验室研究方式——还可能对一项诺贝尔奖获奖假说发起挑战
龙涎香的海洋气息、葡萄柚的柑橘清香、“带木塞味”葡萄酒的霉味。人类的鼻子几乎能分辨无限多种气味，有些气味的浓度极低，近乎难以察觉。但令人困惑的是，人体仅依靠约400种受体蛋白来解读这些气味。如今，瑞士的香水研究人员在实验室中找到了研究这类蛋白的新方法——他们表示，研究结果对嗅觉工作原理的基础理论提出了质疑。
数十年来，科学家一直难以让实验室常用细胞表达编码嗅觉受体（OR）的基因。嗅觉受体是一类主要存在于鼻腔神经元上的蛋白质。瑞士香精香料公司奇华顿（Givaudan）的研究人员在《当代生物学》（*Current Biology*）杂志上发表文章称，他们通过一种技术手段，成功改造了实验室易培养的细胞，使其能高效表达嗅觉受体。最终构建出一套体外实验系统，可用于识别特定的嗅觉受体，包括那些对龙涎香、葡萄柚和带木塞味葡萄酒中的分子有强烈反应的受体。
其他嗅觉研究领域的学者表示，瑞士团队的这一发现无疑会让嗅觉受体的研究变得容易得多。但更具争议的是，该团队还声称观察到的受体活性模式，对“组合编码理论”（combinatorial coding）提出了疑问。这一长期以来被广泛认可的嗅觉假说，曾帮助琳达·巴克（Linda Buck）和理查德·阿克塞尔（Richard Axel）在2004年获得诺贝尔奖。
组合编码理论认为，多种嗅觉受体会协同作用，分别识别气味分子的不同部分，进而形成特定的模式或“编码”，再由大脑解读为某种气味。美国莫奈尔化学感官中心（Monell Chemical Senses Center）的神经科学家乔尔·梅因兰（Joel Mainland）指出，除此之外，该理论在“具体细节上其实相当模糊”。
该理论之所以难以验证，是因为嗅觉神经元无法在实验室中培养。要确定哪种嗅觉受体识别哪种气味分子，就必须在啮齿动物身上进行大量实验。法国国家科学研究中心（CNRS）的化学家克莱尔·德马奇（Claire de March）表示，“每次做实验都要牺牲一只动物，这种方式并不理想”。因此，研究人员至今仍有许多所谓的“孤儿受体”——即其配体（也就是与之结合的分子）尚未明确的受体。
早在1991年，巴克和阿克塞尔就克隆出了编码嗅觉受体的基因，这一成果曾让人们期待能在实验室细胞系中研究嗅觉受体。但研究人员始终难以让人类胚胎肾细胞（HEK细胞，这类实验的常用“工具细胞”）表达这些基因，过程异常艰难。
以安德烈亚斯·纳奇（Andreas Natsch）为首的瑞士研究团队，为解决这一问题开辟了新路径。去年，纳奇和同事罗杰·恩特（Roger Emter）发现，通过改造嗅觉受体氨基酸链末端（即“C端结构域”），可以提高该受体在HEK细胞中的表达量。他们的新研究进一步拓展了这一思路：通过为人类已知的约400种嗅觉受体都改造出一个工程化C端结构域，成功大幅提高了其中许多受体的表达水平。随后，研究团队测试了这些嗅觉受体对数百种气味分子（多为天然气味分子）的反应——这些分子给人的“嗅觉感知”（即人类闻起来的味道）此前已得到明确。新研究详细公布了针对20种受体的实验结果。
纳奇团队发现，部分气味分子会优先激活某一种嗅觉受体——这意味着，感知某种特定气味或许只需较少的嗅觉受体，甚至可能仅需一种。例如，有一种此前未明确配体的“孤儿受体”，能识别龙涎香中的一种关键分子（龙涎香是香水业的标志性原料，源自抹香鲸的肠道）；另一种受体则会被香水师口中的“木质香”激活；第三种受体既能被广藿香的主要气味分子广藿香醇激活，也能被人工合成的广藿香气味分子激活。此外，葡萄柚中两种结构不同的分子，竟会激活同一种受体。纳奇表示，在此之前，“我们得到的信号总是杂乱无章，而现在能清晰看到，受体的反应其实具有很高的特异性”。
纳奇强调，团队并非认为一种气味分子的感知“不可能涉及多种受体”，而是研究结果表明，单一嗅觉受体就可能负责传递某种“特定的气味方向”。
梅因兰指出，瑞士团队这项“改造C端结构域”的技术（目前该团队已申请专利）是一项潜在的突破性成果，学术实验室肯定会希望在此基础上展开研究。“如果这一结果能复现，那么在通过实验寻找受体配体的能力上，将实现巨大飞跃。”他说。这一进展也可能为香水行业带来帮助：香水制造商需要明确哪些分子是营造某种气味的关键——因为某一种原料随时可能因安全问题、成本过高或难以获取而无法使用。
但梅因兰和德马奇都认为，该研究结果仍需进一步验证。首先，并非所有接受测试的受体，都能通过改造C端结构域实现高效表达；其次，对于一些香水业中重要的气味（如桉树味、檀香木味），研究团队始终未能找到与之匹配的配体。此外，梅因兰还指出，纳奇及其同事并未解释，他们是如何测量每种气味给人的“嗅觉感知”的。“如果声称某种受体是‘果香受体’，那就要阻断这种受体，看看‘果香感’是否会消失。”他说。
两位研究者还一致认为，目前来看，组合编码理论仍站得住脚。梅因兰表示，瑞士团队的观点“本质上是在讨论‘比例’问题——一种气味分子是主要激活少数几种受体，还是会广泛激活大量受体？或许，受体对气味分子的‘调控范围’比我们之前认为的更窄。”
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