每天，数千只训练有素的K9警犬在美国各地嗅出毒品、爆炸物和失踪人口。这些狗在安全方面是无价的，但它们也非常昂贵，而且它们会累。

杜克大学的研究人员已经迈出了用活老鼠细胞制造人造“机器鼻子”装置的第一步，警官可以用它代替狗。

研究人员开发了一种基于气味受体的原型，这种气味受体来自老鼠的基因，可以对目标气味做出反应，包括可卡因和炸药的气味。他们的研究成果发表在本月早些时候自然通讯．

事实证明，在实验室培养皿中测试和在实际鼻子中测试有几个非常大的区别。

杜克大学医学院分子遗传学和微生物学教授、该研究的资深作者Hiroaki Matsunami说:“人造鼻子的想法已经存在很长时间了。”“这些受体是在20世纪90年代发现的，但要生产所有这些受体并监测其活动，以便我们可以在人工设备中使用，还存在重大的技术障碍。”

Matsunami说，目前存在的“电子鼻”使用各种化合物来探测气味，而不是使用受体干细胞。他说，这些设备“不如一条训练有素的狗”。

Matsunami说:“我们的想法是，通过使用实际的、活的受体，也许我们可以开发出一种类似于动物的设备。”“目前还没有人做到这一点，但这项研究正在朝着这个目标迈进。”

人类、狗和老鼠的基因组包含大约2万个基因，这些基因包含了创造蛋白质的指令，这些蛋白质负责嗅觉、味觉、感觉、运动和我们身体的所有活动。Matsunami说，大约5%的老鼠基因被确定为制造气味感受器的指令。相比之下，人类只使用大约2%的基因来制造气味感受器。

“这些动物为此投入了大量资源，”松上说。“小鼠和大鼠的嗅觉非常好;我们只是在现实生活中不用老鼠来探测炸药。这样做会遇到一些实际问题。”

研究的第一步是确定对可卡因或大麻等目标气味做出反应的最佳气味感受器。

研究人员创造了一种含有分子的液体介质，这种分子可以在反应中发光。接下来，他们从老鼠身上复制了大约80%的气味受体，并将这些受体与7种目标气味化学物质混合在培养基中。

他们测量了产生的发光，并选择了表现最好的气味受体用于研究的第二部分，该研究实时监测受体的激活情况。

之前的研究是通过将选定的感受器暴露在液体中的气味化学物质中来做到这一点的。但是在培养皿和鼻子之间有一些区别。首先，我们很少把鼻子浸在气味化学物质的液体中。相反，我们的鼻子闻到的是飘散的香水味或空气中的恶臭。我们的鼻子里充满了粘液。

因此，在这项由美国国家卫生研究院拨款DC014423和DC016224以及国防高级研究计划局RealNose项目支持的研究的后半段，他们试图通过将气味暴露在蒸汽和一些酶中来模拟我们使用鼻子的方式。

在这项研究中，研究人员针对两种气味蒸汽测试了他们发现的受体。

Matsunami说:“我们在论文中只测试了其中的两个，但它证明了它如何使用的原理。”

研究人员希望他们能对设备进行微调，以测试针对多种不同气味的所有感受器。

Matsunami说:“我们有一组感受器，所以我们可以监测不同的感受器对各种气味的不同反应，包括化学结构上相互相似的气味，或者可能与现实世界有关的气味，比如与炸药或毒品有关的气味。”

研究人员还测试了粘液中可能存在的各种酶，看看它们是如何帮助或阻碍反应的。这个过程比蒸汽分子直接与气味感受器相互作用更真实。

松上说:“你可能会认为，当我们闻到一种化学物质时，这种化学物质会与鼻子里的化学受体结合，但实际上并没有这么简单。”“当这种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。”

粘液是了解我们如何嗅觉的未知领域。根据这篇论文，重建鼻腔粘液的关键成分可能是建造人工鼻子的下一步。

Matsunami说:“我们的论文不会很快被应用到机场的便携式设备上，但这是向前迈出的重要一步，表明这是可能的。”“我们可以更清楚地看到，为了让社区创造这样一种设备，需要克服什么样的障碍。”

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了下:大麻，快速原型

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