超級嗅探小鼠可以檢測地雷並解碼人類嗅覺系統

2021-01-10 大寶科學

根據《細胞報告》(Cell Reports)發表的一項研究,紐約城市大學一部分的亨特學院的研究人員創造了具有更高嗅覺能力的超級嗅探小鼠。可以通過使用小鼠或人類氣味受體將小鼠調整為對任何氣味具有不同水平的敏感性的小鼠,可以用作地雷探測器或新型疾病傳感器的基礎。

該技術是一種工程化小鼠基因組的轉基因方法,也可以為研究人員提供一種研究人類氣味受體的方法。亨特(Hunter)生物科學副教授保羅·費恩斯坦(Paul Feinstein)說:「這是我們的五種基本感覺之一,但我們幾乎不知道大腦如何編碼氣味。」「它仍然是一個黑匣子。」

氣味感受器的性質是在1991年獲得的,這是諾貝爾獎獲得者的壯舉,但是,對於氣味系統本身的確切連接方式仍然知之甚少。哺乳動物的鼻子包含一組感覺神經元,每個神經元都配備了一個稱為受體的化學傳感器,可以檢測特定的氣味。與人類一樣,在小鼠中,每個神經元僅選擇一個受體。總的來說,神經元選擇的受體分布均勻,因此千種不同的受體中的每一個代表約0.1%的神經元。

為了理解這些神經元用來選擇特定受體的機制,費恩斯坦修補了小鼠基因組。他通過注射到受精卵細胞的核中,通過轉基因方式引入了氣味受體基因的DNA。他還向基因序列添加了額外的一串DNA,以查看它是否會改變選擇基因的可能性。經過幾次嘗試,他發現了一個字符串,當複製四次或更多次時,它可以工作。

這種額外的DNA串的更多副本導致一系列超級嗅探小鼠,它們的神經元數量不斷增加,這些神經元表達選定的受體,該受體是一種特性良好的受體,可檢測出苯乙酮,其氣味類似於茉莉花。小鼠仍然保持其他氣味受體相對均勻的分布。「我們還不知道神經元如何執行單一的基因選擇,但是我們可以增加給定選擇發生的可能性,」

相關焦點

  • 非洲巨鼠嗅探地雷萌物也能成為英雄
    非洲巨鼠嗅探地雷萌物也能成為英雄時間:2015-06-13 14:39   來源:伊秀新聞網   責任編輯:毛青青 川北在線核心提示:原來人們利用巨鼠強大的嗅覺,訓練這些巨鼠嗅探地雷。
  • 小鼠神兵
    它被拴在一根用於控制的細繩上,對自己所在的區域進行著細緻的嗅探。它不斷地抽動著尖尖的長鼻子,時而直起身,在空氣中搜索著危險的味道;時而貼近土壤,仔細地嗅探著地雷的所在。這隻小老鼠,正是非洲掃雷「特種」部隊的一員。
  • 老鼠因嗅探地雷而獲得英國最佳動物獎
    Magawa是坦尚尼亞出生的非洲巨鼠,受到非營利組織APOPO的訓練,可以嗅出爆炸物。經過認真的培訓,它和它的老鼠同事學會了識別地雷並警告其操作人員的安全,因此可以安全地清除地雷。 即使在他在柬埔寨工作的熟練團隊中,Magawa也是一個傑出的嗅探者:四年來,它幫助清理了超過150萬平方英尺的土地-面積約為20個足球場。 在此過程中,它發現了39枚地雷和28枚未爆彈藥。
  • 大象嗅覺比人類強2.8萬倍 可發現生物武器和偷獵者
    ■本報記者 王卓一  今年2月,美國陸軍的研究人員在南非測試了訓練嗅探大象的成果。在高度發達的嗅覺器官幫助下,嗅探大象的表現非常出色,它們不僅可以嗅出地雷、爆炸物、生物武器,還能發現偷獵者。該項計劃前景看好,而警犬也將遇到有力的競爭對手。  在美國陸軍研究辦公室的支持下,訓練嗅探大象的計劃已經進行了5年。
  • 老鼠也能拯救人類!搜地雷找炸彈:比搜爆犬更實用
    瑪格瓦是世界上著名的非營利組織APOPO訓練的、專門用於嗅探爆炸物的動物之一它們可以在半小時內篩查200平方米的面積,而手動排雷則需要四天時間。」它於2014年出生於坦尚尼亞,並於2016年移居柬埔寨暹粒,開始了他的炸彈嗅探生涯。APOPO使用積極的強化方法,為老鼠提供食物獎勵,以完成諸如尋找目標或在地面上行走之類的任務。
  • 科學家解碼大腦嗅覺
    由於氣味模擬信號是人為的,因此研究人員可以操縱相關神經信號傳遞的時間和順序,並確定哪些變化對小鼠準確識別「合成氣味」的能力最重要。「對大腦如何分辨異味進行解碼很複雜,部分原因是,與視覺等其他感官不同,我們尚不了解個體異味的最重要方面,」研究主任研究員埃德蒙·衝(Edmund Chong)說,她是紐約大學朗格健康學院的一名博士生。
  • 用嗅覺分辨方向,其實人類的鼻子也很靈啊!
    也就是說,在嗅球之前,鼻兩側的信息是完全獨立的,前嗅核及其下遊腦區則有機會整合來自鼻腔兩側的嗅覺信息。△ 人類嗅覺神經系統及其信息傳遞通路,圖源:參考文獻[4]嗅球是腦內專職處理嗅覺信息的結構,只佔人大腦體積的約0.01%,而小鼠的嗅球則佔其大腦體積的2%[5],這一度被視作人的嗅覺遠遜色於小鼠等其他動物的解剖依據。
  • [多圖]坦尚尼亞等國訓練非洲囊鼠協助人類掃雷
    核心提示:據國外媒體報導,在坦尚尼亞和莫三比克等國家,每天都會有一些人因為誤觸地雷而傷亡。有人希望通過對老鼠進行專業的嗅探訓練,從而培訓出專門用於嗅探地雷的嗅探鼠。於是,荷蘭的一家非政府組織APOPO組織在坦尚尼亞一個小鎮上對非洲巨鼠(pouched rats)進行了特殊的訓練,以幫助當地人排雷。
  • 科學家解碼了哺乳動物的大腦如何感知氣味 與一種神經末梢束有關
    在小鼠的實驗中,紐約大學格羅斯曼醫學院的研究人員首次創造了一種被大腦嗅覺處理中心嗅球感知為氣味的電子信號,儘管這種氣味並不存在。由於氣味模擬信號是人造的,研究人員可以操縱相關神經信號的時間和順序,並確定哪些變化對小鼠準確識別「合成氣味」的能力最重要。「解碼大腦如何分辨氣味是複雜的,部分原因是,與視覺等其他感官不同,我們還不知道單個氣味最重要的方面。」
  • 想理解人類大腦工作原理,可以從我們的嗅覺系統開始
    我認為除了研究視覺系統如何運作之外,研究人員還有很多其它課題需要探索。」圖:索爾克研究所計算機科學家Saket Navlakha開發出一種基於飛蠅的嗅覺迴路算法,希望改善機器學習技術在相似搜索與新型檢測任務中的表現。
  • 坦尚尼亞訓練巨鼠探測地雷
    當地時間6月17日,坦尚尼亞莫羅戈羅,在當地的APOPO訓練中心,一隻阿富汗巨頰囊鼠正在被訓練探測埋在土地裡的地雷等金屬物品。這些老鼠在排雷工作上具有天然的優勢,嗅覺靈敏,身姿矯健。較輕的體重也使得它們不會觸發地雷而身亡。APOPO稱,他們已經訓練這些老鼠在柬埔寨、寮國、越南、莫三比克等地探測出了69269顆地雷,極大的解決了當地農民及住戶的安全隱患。
  • 揭示嗅覺系統識別一萬億種氣味之謎
    如今,在一項新的研究中,來自美國哥倫比亞大學的研究人員以小鼠作為研究對象,發現在每個專門的神經元中,通過在三維空間中自我重新排列,基因組對這些專用基因進行調節,從而產生檢測我們所經歷的氣味所需的生物多樣性。
  • 狗狗特工:用嗅覺「探測」新冠病毒感染者
    在這裡,她正在接受測試,以查看是否可以準確識別新冠病毒感染者的氣味。每個盒子包含來自感染者或未感染者的汗液樣本新冠病毒感染者的汗液有明顯的氣味,只是人類無法聞到。而現在已有科學測試證明,嗅覺靈敏的狗可以。在過去的幾個月中,世界各地的研究團隊一直在訓練狗嗅出這種新冠病毒。有些狗可以在數十次測試過程中,以100%的準確率地找到目標。
  • 基因解碼基因檢測為榆林帶來精準教育、精準醫療
    基因測序的發現和使用使得我們可以獲得一個人的全部基因序列。A、G、C、T四個字母的組合,決定了人與人之間的相同與不同。其中某些特定位置的字母的變化、消失和增加,可以使人必然的罹患腫瘤、耳聾、心臟病、糖尿病、高血壓等,更多的字母變化可以增加一個人的疾病的風險,這使得基因檢測成為一個充滿希望、具有多種應用價值的行業,通過檢測已知重要位置上的基因字母的存在,從而提供一個人的疾病風險和天賦潛能。
  • 蝗蟲可通過嗅覺辨別爆炸物
    據外媒報導稱,美國聖路易斯華盛頓大學研究人員表示,已掌握利用蝗蟲嗅覺系統辨別爆炸物氣味的技術,在機械蝗蟲嗅探炸彈項目上取得重大進展。此項研究是該大學機器昆蟲傳感器項目的重要組成部分。研究人員希望利用蝗蟲嗅覺系統研發新型生物嗅覺傳感系統,用於爆炸物探測等安全領域。
  • 人類基因解碼的探索轉向個體
    在婚姻的選擇方面,內在的基因信息還沒有成為大家改善家庭婚姻質量可以依賴的信息依據。基因解碼技術的發展,發現婚姻相合的決定因素之一是兩個人的基因,基因是否合適將逐漸成為組建家庭一個科學判斷依據。  佳學基因據此設計了婚戀基因解碼,可以在婚姻、生育之前發現性格、秉性不合的暗礁,迴避不良的、錯誤的基因組合。
  • 新冠能引起嗅覺喪失,由什麼機制?哈佛醫學院最近研究有揭示
    在研究中,發現小鼠和人類樣本中的OE支持細胞、hbc和Bowman腺細胞亞群表達CoV-2受體ACE2和棘突蛋白蛋白酶TMPRSS2。人類OE支持細胞表達這些基因的水平與在肺細胞中觀察到的水平相當。相比之下,沒有在成熟的osn中檢測到ACE2在轉錄或蛋白質水平上的表達。同樣,OB中的小鼠血管周細胞表達ACE2,而我們在OB神經元中沒有檢測到ACE2。
  • 嗅覺能力最強的6大犬種,尋血獵犬位列第一當之無愧
    相對於人類來說,狗有很強的嗅覺能力,最初人類利用犬只來搜尋獵物,後來為了更好的利用狗狗的嗅覺能力培訓出了不同職能工作犬,這些工作犬在野外、河邊、
  • 蜜蜂嗅覺靈敏,可能替代緝毒犬嗎?2個條件蜜蜂比不上狗狗
    對於嗅探蜜蜂是不是可以替代緝毒犬的問題,蜂部落認為從某些方面來說,蜜蜂是可以替代緝毒犬的,而且比緝毒犬更加有優勢,但是也存在其弊端。其實在過去就有關於訓練蜜蜂來為生活服務的例子,比如水果的新鮮程度檢查,環境汙染和環境監測蜜蜂都起到了不小的作用,美國蒙大拿大學研究人員還發現了蜜蜂在尋找地雷和爆炸物方面有著較強的能力,既然在尋找爆炸物上蜜蜂可以起到作用,相信對於尋找毒品蜜蜂也是可以訓練的。關於蜜蜂嗅覺的研究,其實比較出名的就是蜜蜂對水果質量的檢測,在蜜蜂的嗅覺方面也有相關專家指出,蜜蜂的嗅覺比狗狗要靈敏。