成果報告書詳細
管理番号20110000001612
タイトル平成22年度成果報告書 平成21年度第1回採択産業技術研究助成事業 09A04007a 嗅覚神経回路の機能に基づいて食欲や母性の情動を制御する新技術の開発 平成22年度中間
公開日2012/4/26
報告書年度2010 - 2010
委託先名財団法人大阪バイオサイエンス研究所小早川令子
プロジェクト番号P00041
部署名技術開発推進部
和文要約(1)嗅覚受容体と匂い分子の対応から情動を予測する未知の理論の解明
匂い分子、嗅覚受容体遺伝子、定量的な情動の誘発の対応関係を解明するために、様々な定量レベルで先天的な恐怖反応を誘発する匂い分子の開発を進めた。これまでに、既知のキツネの分泌物由来の匂い分子に比較して、有意に高い恐怖情動の誘発活性を持つ人工物由来の匂い分子である恐怖臭を13種類同定した。恐怖臭と嗅覚受容体との結合データーベースを作成するために、マウスの全嗅覚受容体遺伝子1000種類のクローニングを進めた。このデーターベースは匂い分子によって誘発される生理応答を理論予測する未知の技術開発に資すると事が大きい。
(2)ヒトを含む哺乳類の情動を客観的に評価する「情動マーカー」の開発
恐怖臭を用いて先天的と後天的な恐怖情動を制御する神経メカニズムを比較解析した。これまでに後天的な恐怖情動は扁桃体や海馬を経由する神経回路によって制御されていることが明らかにされている。しかし、本研究によって初めて明らかになった恐怖臭による先天的な恐怖は異なる脳領域を経由する神経回路によって制御されていることが明らかになった。ここで明らかになった先天的な恐怖情動の制御に関与する脳領域は、体表面温度の制御などの先天的に恐怖反応に特異的な生理応答の制御に関与することが明らかになった。脳の領域の活性化パターン、体表面温度などの生理指標が先天的な恐怖情動の定量的かつ特異的な「情動マーカー」となることが明らかになった。先天的な恐怖反応は後天的な恐怖反応と異なり、繰り返し刺激によっても恐怖を消去することが困難であることが明らかになった。従って、先天的な恐怖は消去困難な恐怖が誘発する可能性があるPTSDなどの精神疾患の新たなモデルとなる。恐怖臭による先天的な恐怖情動の誘発技術と、「先天的な恐怖情動マーカー」による恐怖情動の計測技術を組み合わせることで、PTSDなどの診断・治療技術の新たな開発シーズが得られた。
(3)嗅覚神経回路の活性に基づいた食欲制御技術の開発
嗅覚神経回路の活性によって高脂肪食品への嗜好性が先天的に制御されている可能性を解明した。嗜好性を上昇させる特異的な匂い分子を発見した。嗅覚神経回路によって、嗜好性に加え、体重、代謝レベルが制御されていることが明らかになった。さらに、臭い情報と、各種食欲反応とを結びつける脳内の神経回路の候補が複数得られた。
(4)匂い分子による有害獣の行動制御(忌避と誘因)技術の開発
恐怖臭によって食欲反応が効率的に抑制されることを発見した。恐怖臭は慣れの効果がなく、食害を抑え込む性能を持つ初めての有害動物忌避剤の開発に用いることができる。恐怖臭を用いたネズミ類忌避剤は連携企業によって平成22年度の製品化を目指している。また、大型野生動物に対する忌避剤の開発も連携企業と推進している。
英文要約(1) Elucidation of theory that can predict the emotional outputs from the interaction between odorant and ORs.
To elucidate the relationship among odors, odorant receptors and emotions, we have searched for odorants that can induce innate fear quantitatively. We have identified 13 novel odors (fear odors) that can induce innate fear significantly stronger than TMT. We have started to construct whole OR expression libraries to build a database of binding activities between odorant and ORs.
(2) Development of "emotional markers" by which we can objectively evaluate the emotions of human and mammals.
Using fear odors, we have comparatively analyzed the neuronal mechanisms that control innate and learned fears. It is reported that amygdala and hippocampus may be involved in the regulation of learned fear. In contrast, we have found that innate fear is regulated by distinct neuronal pathways from learned fear. It was clarified that the brain regions specifically activated by innate fear is involved in the regulation of physiological responses specific for innate fear. The innate fear specific physiological responses and activation pattern of brain can be used for "emotional markers" to evaluate fear emotions specifically and quantitatively. We have identified that innate fear cannot be extinguished by repeated presentation of fear odors. This result raise the possibility that innate fear-induced animals can be used as animal model for PTSD.
(3) Development of technologies to control appetite on the basis of function of olfactory neuronal circuit.
We have identified the possibility that preference for high-fat diet is innately regulated by olfactory neuronal circuits. We have identified some odors that can enhance food preference. We have clarified that body weight and metabolic level are also innately regulated by olfactory neuronal circuits.
(4) Development of technologies to control behaviors of destructive animals.
We have clarified that fear odors can suppress appetite responses. Therefore, fear odors can be used as the first noxious animal-repellents, which cannot be habituated and can overcome appetite. In collaboration with the cooperative company, we aim to build a prototype of rodent repellent in 2011.
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