嗅覚は毎日私たちの世界体験を形作り、危険を察知し、風味を豊かにし、記憶を呼び起こすのに役立っている。しかし、その重要性にもかかわらず、科学者たちはこれまで、それが実際にどのように機能するのかを理解する上で、目隠しをしてさまよっていた。今までは。
マウスを使った新しい研究で、ハーバード大学医学部の神経生物学教授サンディープ（ロバート）・ダッタと彼の同僚たちは、鼻の中に1000種類以上の嗅覚受容体がどのように配置されているかを示す、初めての詳細な地図を作成した。ネタバレ：それらは紙吹雪のように無造作に放り込まれているわけではない。
「嗅覚は超ミステリアスだ」とダッタは認めた。これは、視覚、聴覚、触覚はすべてきちんとした地図を持っているのに、嗅覚は隅っこでふくれっ面をしていた、ということを丁寧に言ったに過ぎない。研究者たちは、これらの受容体を持つニューロンが、鼻の上部から下部にかけて水平の帯、つまり縞模様を形成し、受容体の種類ごとにグループ化されていることを発見した。「私たちの結果は、以前は秩序がないと思われていたシステムに秩序をもたらす」とダッタは述べた。
研究チームは、300匹以上のマウスから約550万個のニューロンを分析し、単一細胞シーケンシングと空間トランスクリプトミクスを組み合わせて、各ニューロンの居場所を特定した。「これは間違いなく、これまでで最もシーケンスされた神経組織だ」とダッタは述べ、マウスがほとんどの人間よりも優れた細胞GPSを持っていることを証明した。この地図はまた、脳の嗅球内の対応する地図と一致しており、匂いの情報が鼻から神経回路へどのように伝わるかについて新たな洞察を提供している。
マウスは約2000万個の嗅覚ニューロンを持ち、それぞれが1000種類以上の受容体のうちの1つを発現している。比較すると、人間の色覚はたった3つの主要な受容体タイプで済んでいる。つまり、嗅覚は過剰に頑張っているのだ。研究者たちは、遺伝子活性を調節する分子であるレチノイン酸が、この精密な配置を導く重要な因子であることを特定した。レチノイン酸の勾配は、各ニューロンがその位置に応じて正しい受容体を活性化するのを助ける。レベルが変化すると、受容体マップ全体が上方または下方にシフトした。「私たちは、発生が1000種類もの異なる嗅覚受容体を信じられないほど精密な地図に組織化するという偉業を達成できることを示した」とダッタは述べた。
ハーバード大学のキャサリン・デュラックが率いる別の研究も、同じ号の『Cell』に掲載され、一貫した結果を見出した。科学は良い裏付けを好むからだ。
基本的な好奇心を満たすだけでなく、この発見は嗅覚喪失の治療に役立つ可能性がある。嗅覚喪失は、安全性、栄養、精神的健康に影響を与えるにもかかわらず、現在効果的な治療法がほとんどない。「この地図を理解しなければ、新しい治療法を開発することは絶望的だ」とダッタは警告した。研究チームは現在、受容体の縞模様がなぜ特定の順序で現れるのか、また同じ組織が人間にも存在するのかを理解するために取り組んでおり、幹細胞治療やブレイン・コンピューター・インターフェースを導いて嗅覚を回復させる可能性がある。
次にバラの香りを嗅いでノスタルジーの波を感じたら、覚えておいてほしい。あなたの鼻の中では高度に組織化された縞模様のパーティーが開かれており、科学はついにゲストリストを手に入れたのだ。