(57)【要約】      （修正有）【課題】基本匂い及び強度をより適切に評価する技術の提供。【解決手段】工程１〜工程３を含む基本匂いの表価方法。工程１：特定のアミノ酸を有する嗅覚受容体を機能発現させた培養細胞センサに匂い分子を供給する工程、工程２：同一の要素匂いを呈示する複数種の匂い分子中で、最も高感度の受容体応答信号の信号強度又は複数種の最適リガンドを共通する受容体応答信号を加算処理して得られた信号強度を測定する工程、工程３：前記で最も高感度の受容体応答信号の信号強度を最適リガンドの飽和応答振幅で規格化した応答振幅値或いは所定濃度の最適リガンドの応答振幅値で規格化した応答振幅値で、その嗅覚受容体の最適リガンドに最も主要で特徴的な要素匂いの強度として又は最適リガンドが複数ある場合はそれらの最適リガンドに共通する最も主要で特徴的な要素匂いの強度として、その要素匂いの強度を対応する基本匂いの強度として定量化する工程【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程１〜工程３を含む、基本匂い強度または相対強度を評価する方法。
工程１：嗅覚受容体のアミノ酸配列の300番目前後に存在するNPxxYモチーフのY/Fから数えて7番目に該当するhelix 8のN末端側から2番目のアミノ酸残基がグルタミン酸残基である嗅覚受容体を機能発現させた培養細胞センサに匂い分子を供給する工程、
工程２：前記嗅覚受容体のうちで同一の要素匂いを主に呈示する複数種の匂い分子において、最も高感度となっている１種の受容体応答信号の信号強度又は複数種の最適リガンドが共通する受容体応答信号を加算処理して得られた信号強度を測定する工程、
工程３：前記で最も高感度となっている１種の受容体応答信号の信号強度を最適リガンドの飽和応答振幅で規格化した応答振幅値あるいは所定濃度の最適リガンドの応答振幅値で規格化した応答振幅値で、その嗅覚受容体の最適リガンドに最も主要で特徴的な要素匂いの強度として、または、最適リガンドが複数ある場合はそれらの最適リガンドに共通する最も主要で特徴的な要素匂いの強度として、その要素匂いの強度を対応する基本匂いの強度として定量化する工程。
【請求項２】
NPxxYモチーフが、NPxxY, SPxxF, SPxxY, NSxxY, KPxxY, NPxxF及びTPxxYからなる群から選ばれる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
2種以上の前記最適リガンドが共通する嗅覚受容体の応答信号を同等あるいは適当な比率で加算処理した信号強度で1種以上の単一の基本匂い強度または相対強度を評価する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
2種以上の前記最適リガンドが共通する嗅覚受容体の応答信号を同等あるいは適当な比率で加算処理した信号強度で32種〜98種の単一の基本匂い強度または相対強度を評価する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記嗅覚受容体と最適リガンドが共通する他の嗅覚受容体の応答信号を元となる前記嗅覚受容体の応答信号と単純加算あるいは、ヒトや動物の感じる匂いの相違を反映している要素匂い強度となるような比率で加算処理した応答信号強度で単一の基本匂い強度または相対強度を評価する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記方法で抽出した異なる基本匂い情報を相互にある係数をかけて減算した応答信号強度で純粋な単一の基本匂い強度または相対強度を評価する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
OR51D1(hOR11-14), OR51E1(hOR11-15), OR51I群[OR51I1(hOR11-39), OR51I2(hOR 11-38)], OR51M1(hOR11-40), OR51S1(hOR11-24), OR52D1(hOR11-43), OR56A群[OR56A3(hOR 11-51), OR56A4(hOR11-49), OR56A5], OR56B1(hOR11-65)の11種からなる群から選ばれるclass Iヒト嗅覚受容体に属する嗅覚受容体の1種又は2種以上の受容体応答信号を加算した信号強度で、単一の基本匂い強度または相対強度を評価する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
さらにclass IIの下記の155種：染色体1：6群(20種)+単独12種；OR2AK2(hOR1-47), OR2C3(hOR1-30), OR2G2(hOR1-32), OR2L群[OR2L2(hOR1-48), OR2L3, OR2L5(hOR1-53), OR2L8 (hOR1-46), OR2L13)], OR2M群[OR2M2, OR2M3(hOR1-54), OR2M4(hOR1-55), OR2M5, OR2M7(hOR 1-58)], OR2T群[OR2T8, OR2T12(hOR1-57), OR2T33(hOR1-56)], OR2W3 (hOR1-49), OR4F16[hOR1-1, OR4F29(hOR7-21)], OR6F1(hOR1-34), OR6K2(hOR1-17), OR6N群[OR6N1(hOR1-22), OR6N2(hOR 1-23)], OR6P1(hOR1-12), OR6Y1(hOR1-11), OR10J群[OR10J1(hOR1-26), OR10J3(hOR1-25), OR10J5 (hOR1-28)], OR10K群[OR10K2(hOR1-4), OR10K1(hOR1-6)], OR10T2(hOR1-3), OR13G1(hOR1-37), OR14I1、染色体2：1群(2種)；OR6B群[OR6B2(hOR2-1), OR6B3(hOR2-2)]、染色体3：1群(4種)；OR5K群[OR5K1(hOR3-8), OR5K2(hOR3-9), OR5K3, OR5K4]、染色体5：1群(2種)+単独1種；OR2V群[OR2V2(hOR5-3), OR2V1], OR2B6(hOR5-40)、染色体6：2群(4種)+単独4種；OR2A4(hOR6-37), OR2B2(hOR6-1), OR2H群[OR2H1(hOR6-32), OR2H2(hOR6-36)], OR10C1(hOR6-31), OR11A1 (hOR6-30), OR12D群[OR12D2(hOR6-28), OR12D3(hOR6-27)]、染色体7：2群(9種)+単独1種；OR2A群[OR2A1 (hOR7-16), OR2A5(hOR7-138), OR2A7(hOR7-18), OR2A12(hOR7-10), OR2A14(hOR7-12), OR2A25, OR2A42(hOR7-19)], OR2F群[OR2F1(hOR7-7), OR2F2(hOR7-6)], OR6B1(hOR7-9)、染色体8：単独1種；OR4F21、染色体9：単独5種；OR2K2(hOR9-17), OR5C1(hOR9-31), OR13D1(hOR9-15), OR13F1(hOR9-6), OR13J1(hOR9-2)、染色体10：単独1種；OR13A1(hOR10-3)、染色体11：13群(43種)+単独18種；OR56A1(hOR11-75), OR2AG群[OR2AG1(hOR11-79), OR2AG2(hOR11-76)], OR4A群[OR4A5(hOR11-111), OR4A15(hOR11-118), OR4A16(hOR11-117), OR4A47(hOR11-113)], OR4B1 (hOR11-106), OR4C群[OR4C3(hOR11-98), OR4C6(hOR11-138), OR4C11(hOR11-136), OR4C12 (hOR11-259), OR4C15(hOR11-127), OR4C16(hOR11-135)], OR4D群[OR4D5(hOR11-276), OR4D6 (hOR11-250), OR4D9(hOR11-253), OR4D10(hOR11-251), OR4D11(hOR11-252)], OR4P4, OR4S2 (hOR11-137), OR4X群[OR4X1(hOR11-104), OR4X2(hOR11-105)], OR5A群[OR5A1(hOR11-249), OR5A2(hOR11-248)], OR5AK2, OR5AN1(hOR11-244), OR5B群[OR5B2(hOR11-240), OR5B3 (hOR11-239), OR5B12(hOR11-241), OR5B21], OR5F1(hOR11-10), OR5P群[OR5P2(hOR11-93), OR5P3 (hOR11-94)], OR5R1(hOR11-185), OR5T3(hOR11-178), OR6A2(hOR11-55), OR6X1(hOR11-270), OR6Q1(hOR11-226), OR8A1(hOR11-318), OR8D4(hOR11-275), OR8H群[OR8H1(hOR11-180), OR8H2 (hOR11-171), OR8H3(hOR11-172)], OR8K群[OR8K1(hOR11-182),OR8K5(hOR11-174)], OR8U9, OR9Q群[OR9Q1,OR9Q2], OR10A群[OR10A2(hOR11-86), OR10A3(hOR11-97), OR10A4(hOR11-87), OR10A5(hOR11-403), OR10A6(hOR11-96)], OR10G群[OR10G4(hOR11-278), OR10G7(hOR11-283), OR10G8(hOR11-274), OR10G9(hOR11-272)], OR10S1(hOR11-279), OR10V1(hOR11-256), OR10W1 (hOR11-236)、染色体12：単独3種；OR8S1, OR10A7(hOR12-6), OR10AD1(hOR12-1)、染色体14：3群(9種)+単独3種；OR4E2(hOR14-42), OR4K群[OR4K2(hOR14-15), OR4K13(hOR14-27), OR4K14 (hOR14-18), OR4K15(hOR14-20), OR4K17(hOR14-29)], OR4M1(hOR14-7), OR4N群[OR4N2 (hOR14-13), OR4N5(hOR1-33)], OR10G群[OR10G2(hOR14-41), OR10G3(hOR14-40)], OR11H2 (hOR14-1)、染色体15：単独3種；OR4F6(hOR15-15), OR4M2(hOR15-3), OR4N4(hOR15-1)、染色体16：単独1種；OR2C1(hOR16-1)、染色体17：単独1種；OR1G1(hOR17-130)、染色体19：1群(5種)+単独2種；OR2Z1(hOR19-4), OR7G1(hOR19-15), OR10H群[OR10H1(hOR19-27), OR10H2(hOR19-23), OR10H3(hOR19-24), OR10H4(hOR19-28), OR10H5(hOR19-25)]、染色体22：単独1種；OR11H1(hOR22-1)の嗅覚受容体の内の少なくとも1種あるいは望ましくは2種以上の嗅覚受容体の加算信号を用いて、または少なくとも1種と請求項5に記載のclass I嗅覚受容体の1種以上の加算信号を組み合わせて、単一の基本匂い強度または相対強度を評価する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
class IIヒト嗅覚受容体333種の内の染色体別に同一のサブファミリー(OR+数字+英文字が同一の場合に同一のサブファミリーに属すと判断する)毎にグルーピングした場合に複数のメンバーで構成されるサブファミリー受容体グループの30群(98種受容体) [染色体１：6群(20種)；OR2L群[OR2L2(hOR1-48), OR2L3, OR2L5(hOR1-53), OR2L8(hOR1-46), OR2L13)], OR2M群[OR2M2, OR2M3 (hOR1-54), OR2M4 (hOR1-55), OR2M5, OR2M7(hOR1-58)], OR2T群[OR2T8, OR2T12(hOR1-57), OR2T33(hOR1-56)], OR6N群[OR6N1(hOR1-22), OR6N2(hOR1-23)], OR10J群[OR10J1(hOR1-26), OR10J3(hOR1-25), OR10J5(hOR1-28)], OR10K群[OR10K2(hOR1-4), OR10K1(hOR1-6)]、染色体2：1群(2種)；OR6B群[OR6B2(hOR2-1), OR6B3(hOR2-2)]、染色体3：1群(4種)；OR5K群[OR5K1(hOR3-8), OR5K2(hOR3-9), OR5K3, OR5K4]、染色体5：1群(2種)；OR2V群[OR2V2(hOR5-3), OR2V1]、染色体6：2群(4種)； OR2H群[OR2H1(hOR6-32), OR2H2(hOR6-36)], OR12D群[OR12D2(hOR6-28), OR12D3 (hOR6-27)]、染色体7：2群(9種)；OR2A群[OR2A1(hOR7-16), OR2A5(hOR7-138), OR2A7(hOR7-18), OR2A12(hOR7-10), OR2A14(hOR7-12), OR2A25, OR2A42(hOR7-19)], OR2F群[OR2F1(hOR7-7), OR2F2(hOR7-6)]、染色体11：13群(43種)；OR2AG群[OR2AG1(hOR11-79), OR2AG2(hOR11-76)], OR4A群[OR4A5(hOR11-111), OR4A15(hOR11-118), OR4A16(hOR11-117), OR4A47(hOR11-113)], OR4C群[OR4C3(hOR11-98), OR4C6(hOR11-138), OR4C11(hOR11-136), OR4C12(hOR11-259), OR4C15(hOR11-127), OR4C16(hOR11-135)], OR4D群[OR4D5(hOR11-276), OR4D6(hOR11-250), OR4D9(hOR11-253), OR4D10(hOR11-251), OR4D11(hOR11-252)], OR4P4, OR4S2(hOR11-137), OR4X群[OR4X1(hOR11-104), OR4X2(hOR11-105)], OR5A群[OR5A1(hOR11-249), OR5A2(hOR11-248)], OR5B群[OR5B2(hOR11-240), OR5B3(hOR11-239), OR5B12(hOR11-241), OR5B21], OR5P群[OR5P2 (hOR11-93), OR5P3(hOR11-94)], OR8H群[OR8H1(hOR11-180), OR8H2(hOR11-171), OR8H3 (hOR11-172)], OR8K群[OR8K1(hOR11-182), OR8K5(hOR11-174)], OR9Q群[OR9Q1,OR9Q2], OR10A群[OR10A2(hOR11-86), OR10A3(hOR11-97), OR10A4(hOR11-87), OR10A5(hOR11-403), OR10A6 (hOR11-96)], OR10G群[OR10G4(hOR11-278), OR10G7(hOR11-283), OR10G8(hOR11-274), OR10G9 (hOR11-272)]、染色体14：3群(9種)；OR4K群[OR4K2(hOR14-15), OR4K13(hOR14-27), OR4K14 (hOR14-18), OR4K15(hOR14-20), OR4K17 (hOR14-29)], OR4N群[OR4N2(hOR14-13), OR4N5 (hOR1-33)], OR10G群[OR10G2(hOR14-41), OR10G3(hOR14-40)]、染色体19：1群(5種)；OR10H群[OR10H1(hOR19-27), OR10H2(hOR19-23), OR10H3(hOR19-24), OR10H4(hOR19-28), OR10H5 (hOR19-25)]を30種の基本匂いに対応させ、同一群に属す2種以上の受容体の応答信号を加算処理した信号強度あるいは簡便のため1種の受容体の信号強度で、単一の基本匂い強度または相対強度を評価し、あるいは群に属さない57種の単独の受容体[染色体１：単独12種；OR2AK2(hOR1-47), OR2C3(hOR1-30), OR2G2(hOR1-32), OR2W3(hOR1-49), OR4F16[hOR1-1, OR4F29(hOR7-21)], OR6F1 (hOR1-34), OR6K2(hOR1-17), OR6P1(hOR1-12), OR6Y1(hOR1-11), OR10T2(hOR1-3), OR13G1 (hOR1-37), OR14I1、染色体5：単独1種；OR2B6(hOR5-40)、染色体6：単独4種；OR2A4(hOR6-37), OR2B2(hOR6-1), OR10C1(hOR6-31), OR11A1(hOR6-30)、染色体7：単独1種；OR6B1(hOR7-9)、染色体8：単独1種；OR4F21、染色体9：単独5種；OR2K2(hOR9-17), OR5C1(hOR9-31), OR13D1(hOR9-15), OR13F1(hOR9-6), OR13J1(hOR9-2)、染色体10：単独1種；OR13A1 (hOR10-3)、染色体11：単独18種；OR56A1(hOR11-75), OR4B1(hOR11-106), OR4P4, OR4S2(hOR11-137), OR5AK2, OR5AN1 (hOR11-244), OR5F1(hOR11-10), OR5R1(hOR11-185), OR5T3(hOR11-178), OR6A2(hOR11-55), OR6X1 (hOR11-270), OR6Q1(hOR11-226), OR8A1 (hOR11-318), OR8D4 (hOR11-275), OR8U9, OR10S1 (hOR11-279), OR10V1(hOR11-256), OR10W1(hOR11-236)、染色体12：単独3種；OR8S1, OR10A7(hOR12-6), OR10AD1(hOR12-1)、染色体14：単独3種；OR4E2(hOR14-42), OR4M1(hOR14-7), OR11H2(hOR14-1)、染色体15：単独3種；OR4F6(hOR15-15), OR4M2(hOR15-3), OR4N4(hOR15-1)、染色体16：単独1種；OR2C1(hOR16-1)、染色体17：単独1種；OR1G1(hOR17-130)、染色体19：単独2種；OR2Z1(hOR19-4), OR7G1(hOR19-15)、染色体22：単独1種；OR11H1(hOR22-1)]の内の1種以上の応答信号を加算処理した信号強度で1種以上または汎用利用のためには望ましくは30種から87種の単一の基本匂い強度または相対強度を評価する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
class IIヒト嗅覚受容体333種の内の染色体別に同一のサブファミリー(OR+数字+英文字が同一の場合に同一のサブファミリーに属すと判断する)毎にグルーピングした場合に複数のメンバーで構成されるサブファミリー受容体グループの30群(98種受容体) を30種の基本匂いに対応させ、同一群に属す2種以上の受容体の応答信号を加算処理した信号強度で、単一の基本匂い強度または相対強度を評価し、あるいは群に属さない57種の単独の受容体の内の30種から87種の信号強度で単一の基本匂い強度または相対強度を評価する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
上記の方法で抽出した基本匂い強度を利用し、他の方式の匂いセンサで当該基本匂い強度を再現するための処理系を装備させ、基本匂い強度を評価する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
他の方式の匂いセンサが酸化物センサ、ガスセンサ又はMSSセンサ（膜型表面応力センサ）である、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
ヒトおよびヒト以外のマウスなどの動物のclass Iあるいはclass II嗅覚受容体の単独あるいは複数の同一サブファミリーに属する受容体で構成される群の応答信号から算出されたより多様な単一の基本匂い強度の複数種を適当な比率で組み合わせて得られるプロファイルまたはその一部を用いて匂いの相違を評価する方法。
【請求項１４】
class Iのマウス嗅覚受容体が、全122種の内の29種の嗅覚受容体（5群22種＋単独7種：MOR3-1(ヒトOR51M1に対応するマウス嗅覚受容体), MOR9-2, MOR10-2, MOR13群[MOR13-1, MOR13-2, MOR13-3(ヒトOR51I2に対応するマウス嗅覚受容体), MOR13-4(ヒトOR51I1に対応するマウス嗅覚受容体), MOR13-5, MOR13-6(S85)], MOR18群[MOR18-1(ヒトOR51E1に対応するマウス嗅覚受容体), MOR18-3(ヒトOR51D1に対応するマウス嗅覚受容体)], MOR21-1(ヒトOR51S1に対応するマウス嗅覚受容体), MOR23-1, MOR27-1, MOR33-2(ヒトOR52D1に対応するマウス嗅覚受容体), MOR38群[MOR38-1, MOR38-2], MOR40群[MOR40-1(S51; ヒトOR56A5に対応するマウス嗅覚受容体), MOR40-2(ヒトOR56A3に対応するマウス嗅覚受容体), MOR40-3, MOR40-4(S83), MOR40-5, MOR40-8(ヒトOR56A4に対応するマウス嗅覚受容体), MOR40-11, MOR40-12(ヒトOR56B4に対応するマウス嗅覚受容体), MOR40-13(ヒトOR56B1に対応するマウス嗅覚受容体)], MOR42群[MOR42-1, MOR42-2, MOR42-3(S6)]）からなる群から選ばれ、マウスclass IIの嗅覚受容体がMOR130-2(OR-car-c5), MOR188-5(OR-car-n272), MOR202-37(OR-car-n266), MOR182-6(OR-car-b85), MOR281-1 (OR-car-b130), MOR214-2(OR-car-b158）の6種からなる群から選ばれる、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、匂いの評価方法に関する。本発明は、匂いセンサ、化学物質センサ、生化学検査、臨床検査、有害物質センサなどに応用可能である。
【背景技術】
【０００２】
匂い成分の分析及び評価は、嗅覚受容体を用いて行われていた（特許文献１〜６）。
【０００３】
使用されている嗅覚受容体の特異性が理想的なものが少なく、また、嗅覚受容体は、Class IとClass IIに多数の受容体があり、１つの匂い分子が複数の嗅覚受容体に結合するので、ある匂い分子がある嗅覚受容体に結合することを認識できたとしても、その嗅覚受容体への結合が匂いの分析及び評価には必ずしも結びつかない問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−６２３５６
【特許文献２】特開２０１２−１０５６６０
【特許文献３】特開２０１２−２５０９５８
【特許文献４】特開２０１２−５０７８１
【特許文献５】特開２０１２−５０４１１
【特許文献６】特表２００８−５３８２７８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、基本匂い及び強度をより適切に評価する技術を確立することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、基本匂い強度または相対強度を評価する方法を提供するものである。
項１．  以下の工程１〜工程３を含む、基本匂い強度または相対強度を評価する方法。
工程１：嗅覚受容体のアミノ酸配列の300番目前後に存在するNPxxYモチーフのY/Fから数えて7番目に該当するhelix 8のN末端側から2番目のアミノ酸残基がグルタミン酸残基である嗅覚受容体を機能発現させた培養細胞センサに匂い分子を供給する工程、
工程２：前記嗅覚受容体のうちで同一の要素匂いを主に呈示する複数種の匂い分子において、最も高感度となっている１種の受容体応答信号の信号強度又は複数種の最適リガンドが共通する受容体応答信号を加算処理して得られた信号強度を測定する工程、
工程３：前記で最も高感度となっている１種の受容体応答信号の信号強度を最適リガンドの飽和応答振幅で規格化した応答振幅値あるいは所定濃度の最適リガンドの応答振幅値で規格化した応答振幅値で、その嗅覚受容体の最適リガンドに最も主要で特徴的な要素匂いの強度として、または、最適リガンドが複数ある場合はそれらの最適リガンドに共通する最も主要で特徴的な要素匂いの強度として、その要素匂いの強度を対応する基本匂いの強度として定量化する工程。
項２．  NPxxYモチーフが、NPxxY, SPxxF, SPxxY, NSxxY, KPxxY, NPxxF及びTPxxYからなる群から選ばれる、項１に記載の方法。
項３．  2種以上の前記最適リガンドが共通する嗅覚受容体の応答信号を同等あるいは適当な比率で加算処理した信号強度で1種以上の単一の基本匂い強度または相対強度を評価する、項１に記載の方法。
項４．  2種以上の前記最適リガンドが共通する嗅覚受容体の応答信号を同等あるいは適当な比率で加算処理した信号強度で32種〜98種の単一の基本匂い強度または相対強度を評価する、項１に記載の方法。
項５．  前記嗅覚受容体と最適リガンドが共通する他の嗅覚受容体の応答信号を元となる前記嗅覚受容体の応答信号と単純加算あるいは、ヒトや動物の感じる匂いの相違を反映している要素匂い強度となるような比率で加算処理した応答信号強度で単一の基本匂い強度または相対強度を評価する、項１に記載の方法。
項６．  前記方法で抽出した異なる基本匂い情報を相互にある係数をかけて減算した応答信号強度で純粋な単一の基本匂い強度または相対強度を評価する、項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
項７．  OR51D1(hOR11-14), OR51E1(hOR11-15), OR51I群[OR51I1(hOR11-39), OR51I2(hOR11-38)], OR51M1(hOR11-40), OR51S1(hOR11-24), OR52D1(hOR11-43), OR56A群[OR56A3(hOR11-51), OR56A4(hOR11-49), OR56A5], OR56B1(hOR11-65)の11種からなる群から選ばれるclass Iヒト嗅覚受容体に属する嗅覚受容体の1種又は2種以上の受容体応答信号を加算した信号強度で、単一の基本匂い強度または相対強度を評価する、項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
項８．  さらにclass IIの下記の155種：染色体1：6群(20種)+単独12種；OR2AK2(hOR1-47), OR2C3(hOR1-30), OR2G2(hOR1-32), OR2L群[OR2L2(hOR1-48), OR2L3, OR2L5(hOR1-53), OR2L8 (hOR1-46), OR2L13)], OR2M群[OR2M2, OR2M3(hOR1-54), OR2M4(hOR1-55), OR2M5, OR2M7(hOR 1-58)], OR2T群[OR2T8, OR2T12(hOR1-57), OR2T33(hOR1-56)], OR2W3 (hOR1-49), OR4F16[hOR1-1, OR4F29(hOR7-21)], OR6F1(hOR1-34), OR6K2(hOR1-17), OR6N群[OR6N1(hOR1-22), OR6N2(hOR 1-23)], OR6P1(hOR1-12), OR6Y1(hOR1-11), OR10J群[OR10J1(hOR1-26), OR10J3(hOR1-25), OR10J5 (hOR1-28)], OR10K群[OR10K2(hOR1-4), OR10K1(hOR1-6)], OR10T2(hOR1-3), OR13G1(hOR1-37), OR14I1、染色体2：1群(2種)；OR6B群[OR6B2(hOR2-1), OR6B3(hOR2-2)]、染色体3：1群(4種)；OR5K群[OR5K1(hOR3-8), OR5K2(hOR3-9), OR5K3, OR5K4]、染色体5：1群(2種)+単独1種；OR2V群[OR2V2(hOR5-3), OR2V1], OR2B6(hOR5-40)、染色体6：2群(4種)+単独4種；OR2A4(hOR6-37), OR2B2(hOR6-1), OR2H群[OR2H1(hOR6-32), OR2H2(hOR6-36)], OR10C1(hOR6-31), OR11A1 (hOR6-30), OR12D群[OR12D2(hOR6-28), OR12D3(hOR6-27)]、染色体7：2群(9種)+単独1種；OR2A群[OR2A1 (hOR7-16), OR2A5(hOR7-138), OR2A7(hOR7-18), OR2A12(hOR7-10), OR2A14(hOR7-12), OR2A25, OR2A42(hOR7-19)], OR2F群[OR2F1(hOR7-7), OR2F2(hOR7-6)], OR6B1(hOR7-9)、染色体8：単独1種；OR4F21、染色体9：単独5種；OR2K2(hOR9-17), OR5C1(hOR9-31), OR13D1(hOR9-15), OR13F1(hOR9-6), OR13J1(hOR9-2)、染色体10：単独1種；OR13A1(hOR10-3)、染色体11：13群(43種)+単独18種；OR56A1(hOR11-75), OR2AG群[OR2AG1(hOR11-79), OR2AG2(hOR11-76)], OR4A群[OR4A5(hOR11-111), OR4A15(hOR11-118), OR4A16(hOR11-117), OR4A47(hOR11-113)], OR4B1 (hOR11-106), OR4C群[OR4C3(hOR11-98), OR4C6(hOR11-138), OR4C11(hOR11-136), OR4C12 (hOR11-259), OR4C15(hOR11-127), OR4C16(hOR11-135)], OR4D群[OR4D5(hOR11-276), OR4D6 (hOR11-250), OR4D9(hOR11-253), OR4D10(hOR11-251), OR4D11(hOR11-252)], OR4P4, OR4S2 (hOR11-137), OR4X群[OR4X1(hOR11-104), OR4X2(hOR11-105)], OR5A群[OR5A1(hOR11-249), OR5A2(hOR11-248)], OR5AK2, OR5AN1(hOR11-244), OR5B群[OR5B2(hOR11-240), OR5B3 (hOR11-239), OR5B12(hOR11-241), OR5B21], OR5F1(hOR11-10), OR5P群[OR5P2(hOR11-93), OR5P3 (hOR11-94)], OR5R1(hOR11-185), OR5T3(hOR11-178), OR6A2(hOR11-55), OR6X1(hOR11-270), OR6Q1(hOR11-226), OR8A1(hOR11-318), OR8D4(hOR11-275), OR8H群[OR8H1(hOR11-180), OR8H2 (hOR11-171), OR8H3(hOR11-172)], OR8K群[OR8K1(hOR11-182),OR8K5(hOR11-174)], OR8U9, OR9Q群[OR9Q1,OR9Q2], OR10A群[OR10A2(hOR11-86), OR10A3(hOR11-97), OR10A4(hOR11-87), OR10A5(hOR11-403), OR10A6(hOR11-96)], OR10G群[OR10G4(hOR11-278), OR10G7(hOR11-283), OR10G8(hOR11-274), OR10G9(hOR11-272)], OR10S1(hOR11-279), OR10V1(hOR11-256), OR10W1 (hOR11-236)、染色体12：単独3種；OR8S1, OR10A7(hOR12-6), OR10AD1(hOR12-1)、染色体14：3群(9種)+単独3種；OR4E2(hOR14-42), OR4K群[OR4K2(hOR14-15), OR4K13(hOR14-27), OR4K14 (hOR14-18), OR4K15(hOR14-20), OR4K17(hOR14-29)], OR4M1(hOR14-7), OR4N群[OR4N2 (hOR14-13), OR4N5(hOR1-33)], OR10G群[OR10G2(hOR14-41), OR10G3(hOR14-40)], OR11H2 (hOR14-1)、染色体15：単独3種；OR4F6(hOR15-15), OR4M2(hOR15-3), OR4N4(hOR15-1)、染色体16：単独1種；OR2C1(hOR16-1)、染色体17：単独1種；OR1G1(hOR17-130)、染色体19：1群(5種)+単独2種；OR2Z1(hOR19-4), OR7G1(hOR19-15), OR10H群[OR10H1(hOR19-27), OR10H2(hOR19-23), OR10H3(hOR19-24), OR10H4(hOR19-28), OR10H5(hOR19-25)]、染色体22：単独1種；OR11H1(hOR22-1)の嗅覚受容体の内の少なくとも1種あるいは望ましくは2種以上の嗅覚受容体の加算信号を用いて、または少なくとも1種と項5に記載のclass I嗅覚受容体の1種以上の加算信号を組み合わせて、単一の基本匂い強度または相対強度を評価する、項７に記載の方法。
項９．  class IIヒト嗅覚受容体333種の内の染色体別に同一のサブファミリー(OR+数字+英文字が同一の場合に同一のサブファミリーに属すと判断する)毎にグルーピングした場合に複数のメンバーで構成されるサブファミリー受容体グループの30群(98種受容体) [染色体１：6群(20種)；OR2L群[OR2L2(hOR1-48), OR2L3, OR2L5(hOR1-53), OR2L8(hOR1-46), OR2L13)], OR2M群[OR2M2, OR2M3 (hOR1-54), OR2M4 (hOR1-55), OR2M5, OR2M7(hOR1-58)], OR2T群[OR2T8, OR2T12(hOR1-57), OR2T33(hOR1-56)], OR6N群[OR6N1(hOR1-22), OR6N2(hOR1-23)], OR10J群[OR10J1(hOR1-26), OR10J3(hOR1-25), OR10J5(hOR1-28)], OR10K群[OR10K2(hOR1-4), OR10K1(hOR1-6)]、染色体2：1群(2種)；OR6B群[OR6B2(hOR2-1), OR6B3(hOR2-2)]、染色体3：1群(4種)；OR5K群[OR5K1(hOR3-8), OR5K2(hOR3-9), OR5K3, OR5K4]、染色体5：1群(2種)；OR2V群[OR2V2(hOR5-3), OR2V1]、染色体6：2群(4種)； OR2H群[OR2H1(hOR6-32), OR2H2(hOR6-36)], OR12D群[OR12D2(hOR6-28), OR12D3 (hOR6-27)]、染色体7：2群(9種)；OR2A群[OR2A1(hOR7-16), OR2A5(hOR7-138), OR2A7(hOR7-18), OR2A12(hOR7-10), OR2A14(hOR7-12), OR2A25, OR2A42(hOR7-19)], OR2F群[OR2F1(hOR7-7), OR2F2(hOR7-6)]、染色体11：13群(43種)；OR2AG群[OR2AG1(hOR11-79), OR2AG2(hOR11-76)], OR4A群[OR4A5(hOR11-111), OR4A15(hOR11-118), OR4A16(hOR11-117), OR4A47(hOR11-113)], OR4C群[OR4C3(hOR11-98), OR4C6(hOR11-138), OR4C11(hOR11-136), OR4C12(hOR11-259), OR4C15(hOR11-127), OR4C16(hOR11-135)], OR4D群[OR4D5(hOR11-276), OR4D6(hOR11-250), OR4D9(hOR11-253), OR4D10(hOR11-251), OR4D11(hOR11-252)], OR4P4, OR4S2(hOR11-137), OR4X群[OR4X1(hOR11-104), OR4X2(hOR11-105)], OR5A群[OR5A1(hOR11-249), OR5A2(hOR11-248)], OR5B群[OR5B2(hOR11-240), OR5B3(hOR11-239), OR5B12(hOR11-241), OR5B21], OR5P群[OR5P2 (hOR11-93), OR5P3(hOR11-94)], OR8H群[OR8H1(hOR11-180), OR8H2(hOR11-171), OR8H3 (hOR11-172)], OR8K群[OR8K1(hOR11-182), OR8K5(hOR11-174)], OR9Q群[OR9Q1,OR9Q2], OR10A群[OR10A2(hOR11-86), OR10A3(hOR11-97), OR10A4(hOR11-87), OR10A5(hOR11-403), OR10A6 (hOR11-96)], OR10G群[OR10G4(hOR11-278), OR10G7(hOR11-283), OR10G8(hOR11-274), OR10G9 (hOR11-272)]、染色体14：3群(9種)；OR4K群[OR4K2(hOR14-15), OR4K13(hOR14-27), OR4K14 (hOR14-18), OR4K15(hOR14-20), OR4K17 (hOR14-29)], OR4N群[OR4N2(hOR14-13), OR4N5 (hOR1-33)], OR10G群[OR10G2(hOR14-41), OR10G3(hOR14-40)]、染色体19：1群(5種)；OR10H群[OR10H1(hOR19-27), OR10H2(hOR19-23), OR10H3(hOR19-24), OR10H4(hOR19-28), OR10H5 (hOR19-25)]を30種の基本匂いに対応させ、同一群に属す2種以上の受容体の応答信号を加算処理した信号強度あるいは簡便のため1種の受容体の信号強度で、単一の基本匂い強度または相対強度を評価し、あるいは群に属さない57種の単独の受容体[染色体１：単独12種；OR2AK2(hOR1-47), OR2C3(hOR1-30), OR2G2(hOR1-32), OR2W3(hOR1-49), OR4F16[hOR1-1, OR4F29(hOR7-21)], OR6F1 (hOR1-34), OR6K2(hOR1-17), OR6P1(hOR1-12), OR6Y1(hOR1-11), OR10T2(hOR1-3), OR13G1 (hOR1-37), OR14I1、染色体5：単独1種；OR2B6(hOR5-40)、染色体6：単独4種；OR2A4(hOR6-37), OR2B2(hOR6-1), OR10C1(hOR6-31), OR11A1(hOR6-30)、染色体7：単独1種；OR6B1(hOR7-9)、染色体8：単独1種；OR4F21、染色体9：単独5種；OR2K2(hOR9-17), OR5C1(hOR9-31), OR13D1(hOR9-15), OR13F1(hOR9-6), OR13J1(hOR9-2)、染色体10：単独1種；OR13A1 (hOR10-3)、染色体11：単独18種；OR56A1(hOR11-75), OR4B1(hOR11-106), OR4P4, OR4S2(hOR11-137), OR5AK2, OR5AN1 (hOR11-244), OR5F1(hOR11-10), OR5R1(hOR11-185), OR5T3(hOR11-178), OR6A2(hOR11-55), OR6X1 (hOR11-270), OR6Q1(hOR11-226), OR8A1 (hOR11-318), OR8D4 (hOR11-275), OR8U9, OR10S1 (hOR11-279), OR10V1(hOR11-256), OR10W1(hOR11-236)、染色体12：単独3種；OR8S1, OR10A7(hOR12-6), OR10AD1(hOR12-1)、染色体14：単独3種；OR4E2(hOR14-42), OR4M1(hOR14-7), OR11H2(hOR14-1)、染色体15：単独3種；OR4F6(hOR15-15), OR4M2(hOR15-3), OR4N4(hOR15-1)、染色体16：単独1種；OR2C1(hOR16-1)、染色体17：単独1種；OR1G1(hOR17-130)、染色体19：単独2種；OR2Z1(hOR19-4), OR7G1(hOR19-15)、染色体22：単独1種；OR11H1(hOR22-1)]の内の1種以上の応答信号を加算処理した信号強度で1種以上または汎用利用のためには望ましくは30種から87種の単一の基本匂い強度または相対強度を評価する、項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
項１０．  class IIヒト嗅覚受容体333種の内の染色体別に同一のサブファミリー(OR+数字+英文字が同一の場合に同一のサブファミリーに属すと判断する)毎にグルーピングした場合に複数のメンバーで構成されるサブファミリー受容体グループの30群(98種受容体) を30種の基本匂いに対応させ、同一群に属す2種以上の受容体の応答信号を加算処理した信号強度で、単一の基本匂い強度または相対強度を評価し、あるいは群に属さない57種の単独の受容体の内の30種から87種の信号強度で単一の基本匂い強度または相対強度を評価する、項９に記載の方法。
項１１．  上記の方法で抽出した基本匂い強度を利用し、他の方式の匂いセンサで当該基本匂い強度を再現するための処理系を装備させ、基本匂い強度を評価する、項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
項１２．  他の方式の匂いセンサが酸化物センサ、ガスセンサ又はMSSセンサ（膜型表面応力センサ）である、項８に記載の方法。
項１３．  ヒトおよびヒト以外のマウスなどの動物のclass Iあるいはclass II嗅覚受容体の単独あるいは複数の同一サブファミリーに属する受容体で構成される群の応答信号から算出されたより多様な単一の基本匂い強度の複数種を適当な比率で組み合わせて得られるプロファイルまたはその一部を用いて匂いの相違を評価する方法。
項１４．  class Iのマウス嗅覚受容体が、全122種の内の29種の嗅覚受容体（5群22種＋単独7種：MOR3-1(ヒトOR51M1に対応するマウス嗅覚受容体), MOR9-2, MOR10-2, MOR13群[MOR13-1, MOR13-2, MOR13-3(ヒトOR51I2に対応するマウス嗅覚受容体), MOR13-4(ヒトOR51I1に対応するマウス嗅覚受容体), MOR13-5, MOR13-6(S85)], MOR18群[MOR18-1(ヒトOR51E1に対応するマウス嗅覚受容体), MOR18-3(ヒトOR51D1に対応するマウス嗅覚受容体)], MOR21-1(ヒトOR51S1に対応するマウス嗅覚受容体), MOR23-1, MOR27-1, MOR33-2(ヒトOR52D1に対応するマウス嗅覚受容体), MOR38群[MOR38-1, MOR38-2], MOR40群[MOR40-1(S51; ヒトOR56A5に対応するマウス嗅覚受容体), MOR40-2(ヒトOR56A3に対応するマウス嗅覚受容体), MOR40-3, MOR40-4(S83), MOR40-5, MOR40-8(ヒトOR56A4に対応するマウス嗅覚受容体), MOR40-11, MOR40-12(ヒトOR56B4に対応するマウス嗅覚受容体), MOR40-13(ヒトOR56B1に対応するマウス嗅覚受容体)], MOR42群[MOR42-1, MOR42-2, MOR42-3(S6)]）からなる群から選ばれ、マウスclass IIの嗅覚受容体がMOR130-2(OR-car-c5), MOR188-5(OR-car-n272), MOR202-37(OR-car-n266), MOR182-6(OR-car-b85), MOR281-1 (OR-car-b130), MOR214-2(OR-car-b158）の6種からなる群から選ばれる、項１３に記載の方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明者は、基本匂いが32種〜98種存在することを推定し、それら基本匂い信号の形成を支配している嗅覚受容体をそのアミノ酸配列から推定し375種(class I 42種+class II 333種)からclass I 11種：2群5種+単独6種とclass II 155種：30群98種+単独57種に絞り込み、その応答信号を用いて定量した1種以上の基本匂いの強度を利用することで、ヒト、マウスなどの哺乳類の疾病由来の体臭成分のごく一部の比率がわずかに変化する特徴の抽出を可能にしている嗅覚の高度な匂い識別能と嗅覚で利用している基本匂い情報の算出を初めて可能にした。これにより、嗅覚センサの実現、官能評価の機械化、疾病検知用嗅覚センサの開発、危険物検知の自動化、食材の違いに自動最適化できる食品加工機械の開発などが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】カルボン鏡像異性体に応答する嗅覚受容体の匂い分子種間での応答オーバーラップ
【図２】4基本要素色 (RGBY) は３種の錐体光受容細胞の信号から抽出され、黄色YはR受容体＋G受容体の加算信号から抽出される
【図３】複数種の嗅覚受容体信号の加算処理が行われる嗅覚2次中枢(前梨状皮質)の出力信号(局所電位応答)は匂い類似度依存性の相関を示すが、加算処理前の入力信号では相関値は不均一
【図４】カルボン鏡像異性体の識別が可能・不可能な嗅覚受容体と相互作用部位の配置
【図５】異なる匂い分子は応答嗅覚受容体の組み合わせが異なる。
【図６】匂い分子パネル (1) : カルボン鏡像異性体類似分子群
【図７】匂い分子パネル (2)：カルボン鏡像異性体非類似分子群
【図８】カルボン鏡像異性体応答受容体の匂い分子別応答感度
【図９】閾値濃度付近での応答嗅覚受容体の最適匂い分子群とその最大多数タイプ。図９において、レセプタは嗅覚受容体であり、レセプタ比率は(S)-(+)-カルボン(以下ではsCa又はS(+)カルボン又はS-car又は(+)-carと略記する)では各受容体数を合計受容体数の８で割り算して算出し、(R)-(-)-カルボン(以下ではrCa又はR(-)カルボン又はR-car又は(-)-carと略記する)では各受容体数を合計の１１で割り算して算出した。
【図１０】刺激濃度が閾値の10倍高い時の最大多数の応答タイプ
【図１１】脳は、共通する受容体の信号 を抑制してユニークな受容体の信号を強調している
【図１２】中枢での感度依存的要素間相互抑制による特徴的要素情報の自動的強調
【図１３】同系統嗅覚受容体の加算信号は、ある１種の要素匂い情報に対応する
【図１４】受容体感受性依存的階層的符号化(受容体での符号化 と 中枢での要素表現)
【図１５ａ】野生型マウスでは、R(-)カルボンの主要な基本匂いは最高感度で選択的なOR-car-c5嗅覚受容体の寄与で形成され、両者の識別が容易。斜線のバーは配列ホモロジー85％以上の受容体がオーバーラップする可能性のある受容体数を示し、黒塗りのバーは、85％以上の配列ホモロジーの受容体が１つのみであることを示す。上段はsCa選択的嗅覚受容体、中段はsCaとrCaをともに検出可能で識別困難な嗅覚受容体、下段はrCa選択的嗅覚受容体を示す。
【図１５ｂ】OR-car-c5嗅覚受容体欠損マウスでは、R(-)/S(+)カルボン共通な要素匂いが主要となり、識別困難。斜線のバーは配列ホモロジー85％以上の受容体がオーバーラップする可能性のある受容体数を示し、黒塗りのバーは、85％以上の配列ホモロジーの受容体が１つのみであることを示す。上段はsCa選択的嗅覚受容体、中段はsCaとrCaをともに検出可能で識別困難な嗅覚受容体、下段はrCa選択的嗅覚受容体を示す。
【図１６】嗅覚受容体機能発現系細胞での相対感度の測定例
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書において、「匂い」とは、嗅覚を刺激するものであり、嗅覚受容体により認識することができる。匂いの種類としては、フレッシュ(fresh)、ハーブ臭(herb)、甘い(sweet)、ミント(minty)、木のような(woody)、キャラウェイ(caraway)、スペアミント(spearmint)、クール(cooly)、バナナ様(banana)、リンゴ様(apple)、オレンジ様(orange)、バニラ様(vanilla)、フローラル（floral）、汗臭い(sweaty)、ワックス様(waxy)、フルーツ様(fruity)、シトラス様(citrus)、刺激性(pungent)、脂肪様(fatty)、クリーミー(creamy)、ブランディ様(brandy)、イチゴ様(strawberry)、パイナップル様(pineapple)、オイリー(oily)などの様々な表現が用いられ、これらは匂いのごく一部である。「力強いフルーティーグリーン」、「甘いラベンダー様」などの複数の要素匂いを必要に応じて形容詞と組み合わせて1つの匂いを表現することもできる。
【００１０】
「基本匂い」とは、匂いとして区別できるものの最小単位であり、匂いは、基本匂いを組み合わせて表現できる。
【００１１】
「要素匂い」とは、知覚できる匂いの単位であり、バナナ様、オレンジ様、フローラル(華のような)のような複数の基本匂いの組合せで構成されるものとスペアミント、キャラウェイなどの単一の基本匂いの両方を含む。
【００１２】
本明細書において、「同等あるいは適当な比率」における「適当な比率」とは、「嗅覚受容体と最適リガンドが共通する他の嗅覚受容体の応答信号を元となる前記嗅覚受容体の応答信号とヒトや動物の感じる匂いの相違を反映している要素匂い強度となるような比率」を意味する。例えば、基本匂いXの強度を2種のヒトの受容体Aと受容体Bの最適リガンドxに対する応答信号で算出する場合において、両受容体の検知閾値濃度は1μMと等しいが応答が飽和する濃度が前者は50μMで後者が500μMと異なっている場合、500μM（閾値濃度の500倍の濃度）での同等比率の加算によって算出される基本匂いXの強度は（１＋１）/２＝１となり、100μM（閾値濃度の100倍の濃度）では受容体Aのみが飽和応答を示し、受容体Bは飽和応答に達していないので、同等比率の加算によって算出される基本匂いXの強度は1より小さくなる。一方、ヒトの官能検査でリガンドｘの閾値濃度Cｔの100倍の濃度と500倍の濃度における基本匂いXを感じる強度を評価し、それが同様に強く感じられれば、受容体Bの100μMの規格化した応答振幅値は1となるように係数を乗じて受容体Aの規格化応答振幅値と加算する。受容体Bの規格化応答振幅値に対して乗ずる係数はヒトの閾値の倍数が同じとなる濃度における官能検査で得られる基本匂い強度となるように求めることができる。
【００１３】
本明細書において、「前記方法で抽出した異なる基本匂い情報を相互にある係数をかけて減算した応答信号強度で純粋な単一の基本匂い強度または相対強度を評価する」における「ある係数」は、当業者が官能検査や動物の行動実験結果に従って決めることができる。この場合の係数の求め方も前記の方法に準じて行うことができる。
【００１４】
例えば、図１に示される(S)-(+)-カルボン(以下ではsCa又はS(+)カルボン又はS-car又は(+)-carと略記する)はフレッシュ、ハーブ、甘い、キャラウェイの４つの要素匂いで表現されるが、最も強い匂いは「キャラウェイ」であり、sCaの基本匂いは「キャラウェイ」である。同様に、(R)-(-)-カルボン(以下ではrCa又はR(-)カルボン又はR-car又は(-)-carと略記する)はフレッシュ、ハーブ、甘い、スペアミントの４つの要素匂いで表現されるが、最も強い匂いは「スペアミント」であり、rCaの基本匂いは「スペアミント」である。
【００１５】
要素匂いは匂いを表現するための要素情報であり、色覚でいえば赤や緑や黄、オレンジなどの要素色に対応するものである。
【００１６】
基本匂いは要素匂いの内で様々な匂いを表現するために必要となる最小数の要素であり、色覚でいえば基本色に対応するものが基本匂いである。すべての色は、赤-緑、青-黄、黒-白の３反対色系６要素色の組合せ＋相対強度比で表現できるといわれている。例えば、紫は青と赤のある比率の混合であり、赤紫などの紫系の色の表現は紫を使わなくても青と赤で表現できる色であり、一方、青と赤は他の要素色で表現できないので、青と赤は基本色であり、紫は基本色ではない。これと同様に、すべての匂いを表現するために必要となる最小種数の要素匂いのそれぞれが基本匂いと定義される。６基本色の内で赤、緑、青、黄の４種は、ヒトでは３種ある視覚受容体の１〜２種のみにより強い応答を引き起こす刺激である点が共通し、最大応答を示す受容体の信号を主とすることにより表現される要素色である（図２）。この内、黄は、赤と緑に最大応答を示す受容体各１種合計２種が同等の最大応答を示す要素色であり、これら２種の受容体の加算信号を主として表現され、他の３要素色はそれぞれ３種の受容体の１種に最大応答を起こさせる要素色であり、それらの受容体の信号を主として表現させることができる。一方、黒と白は３種の色覚受容体に同等の応答を引き起こす刺激であり、色味を感じない基本色である。本特許では、一部の受容体にのみ最大応答を引き起こす赤、緑、青、黄の４基本色に対応する、一部の嗅覚受容体にのみ最大応答を引き起こす基本匂いに関する発明である。
【００１７】
基本匂いは、標準尺度的なもので、受容体の応答の測定結果から本発明により決められるものである。基本匂いは、Class Iの 11種、Class IIの30群＋単独57種の合計である最大98種（＝11+57+30）である。
【００１８】
本発明において、匂い識別の基本原理は、以下の(i)〜(iii)のようなものである。
(i)各嗅覚受容体は複数種の匂い分子に応答する
(ii)各匂い分子は複数種の嗅覚受容体を応答させる
(iii)個々の匂い分子種は、オーバーラップする複数種の受容体のユニークな組合せを活性化する(Malnic, Hirono, Sato, Buck: Cell 96:713-23（1999)).
味覚の場合には、甘味、酸味、辛味、塩味、旨みなどの受容体に各味覚分子が結合することで、それぞれの味覚を感じることができ、味覚と受容体は１対１の関係にある。苦味は唯一、味覚で多種の受容体によって検出される刺激であり、ほとんどの匂い分子は苦味物質であることから、匂い分子の味覚での苦味軸は色味のない色覚の黒-白軸に対応しているとも考えられる。一方、１つの匂い分子は、複数の受容体に結合することが知られており、匂い分子の濃度が濃くなるにつれて結合する受容体の種数が増加する。また、類似構造の化合物が多く、これらの類似化合物の匂いを区別するために、ヒトなどの哺乳動物の受容体は、多数の同一種の嗅覚受容体の匂い応答信号を嗅覚一次中枢で加算処理し信号のS/N比を高め、さらにこれらの高S/N比となった嗅覚受容体信号が送られる嗅覚二次中枢の内の前梨状皮質の錐体細胞で、最適リガンドとなる匂い分子が共通する異なる複数種の嗅覚受容体信号を足し算し(図３)、さらに上位の中枢神経に送ることで、匂い要素のうちの基本的なものの強弱の相違によって匂いを識別している。一般的に、匂い分子濃度は嗅覚受容器で匂い分子投与後にゼロから提示された濃度まで徐々に上昇するため、最初に応答し、中枢に信号が入力されるのは、その匂い分子に最高感度の嗅覚受容体であり、低感度の受容体はそれより遅れて応答し、中枢に入力される。この最初に入力される嗅覚受容体群が匂い分子の主要な要素匂いを決定している。多くの匂い分子では、適度な濃度で提示されるとその匂いの特徴が容易に認識される。匂い分子の濃度が高くなるにつれて匂い分子に特徴的な匂いから不快な匂いになっていくのは、嗅覚受容器上の匂い分子濃度が急速に高まり、初期に応答する嗅覚受容体はその匂い分子に最高感度の受容体群だけでなく、様々な低感度の受容体群も応答初期に強い信号を中枢に入力することになり、中枢ではどの基本匂いが主要かを認識困難となるためと考えられる。また、いくつかの匂い分子は、低濃度と高濃度では中枢神経系で認識される匂いの質が変化することが知られているが、これも応答初期の基本匂いを支配している嗅覚受容体群の変化によって説明が可能と考えられる。例えば、前記に概要を述べたとおり、色覚でも、４つの基本要素色は赤、青、緑の３種の錐体光受容細胞の信号から抽出され、黄色の要素色信号は赤受容体と緑受容体が最初に応答し、中枢に信号を送り、これらの信号が足し算される信号を使って認識される。嗅覚に関与する匂い分子は非常に多く、それと比較して嗅覚受容体の数は少ないので、黄色と同様に、最適刺激がほぼ等しい複数の受容体の情報を組み合わせることで、多数の匂い分子の匂いを検出している。
【００１９】
嗅覚受容体の匂い分子構造識別能は、匂い分子の分子間相互作用の配置に基づき決定されている。
【００２０】
嗅覚受容体は、炭素数1個分の分子長の違いを識別することができ、ある分子長に最高感度を示し、分子長が長短に変化するほど感度が低下する。また、嗅覚受容体は分子間相互作用の種類と配置を識別することができ、ある官能基に最高感度となる。一方、一部の嗅覚受容体は匂い分子の官能基の相違を区別できない場合がある（図４）。換言すると、嗅覚受容体は、分子構造に非常に鋭敏に反応し、わずかな分子構造の違いにより受容体との結合定数が大きく変化するタイプのものと、わずかな分子構造の違いには鋭敏ではなく、類似化合物を包括的に認識するタイプのものがある。また、炭素数1個分の分子長の違いを識別できるということは、嗅覚受容体は匂い分子の両端と相互作用することができる事実を示している。
【００２１】
１つの匂い分子は複数の嗅覚受容体で認識され、嗅覚は、最も主要な要素匂い情報を検出する嗅覚受容体群により決定される。具体的には、最も主要な要素匂い情報を検出する嗅覚受容体は、以下の(a)〜(e)の特徴を有する。
(a)対象の匂い分子に最も高感度。すなわち、対象の匂い刺激により最初に応答し、中枢に信号入力される受容体群である。
(b)Helix 8のC末端側2番目のアミノ酸がグルタミン酸であることによって、そうでない嗅覚受容体よりGタンパク質を迅速に活性化することで、初期の中枢入力信号において、同系統応答受容体の加算信号が最大となる。ヒト、マウスなどの嗅覚受容体のアミノ酸配列は、全配列が公知であり、Helix 8のC末端側2番目のアミノ酸がグルタミン酸である嗅覚受容体は、公知のアミノ酸配列のアラインメントから当業者であれば容易に決定できる。
(c)中枢応答初期に要素匂い情報を形成。
(d)他の要素匂い情報への相互抑制信号を最初に活性化。
(e)相互抑制後に、最大の要素匂い表現信号を持つ。
【００２２】
ヒト、マウスなどの哺乳動物では、匂いの決定に関与しない（匂いの強度が弱い）他の要素匂い情報は抑制され、最大の要素匂い表現信号を持つ最も主要な要素匂い情報のみが上位の中枢神経系に送られ、匂いが検出及び認識される。
【００２３】
嗅覚受容体において、NPxxYモチーフ、Helix8は、それぞれが別の機能を担う重要な配列であり、NPxxYモチーフにはアライメントをしなくても容易に同定できる保存アミノ酸があるが、Helix8にはアライメントすることなく容易に同定できる保存アミノ酸は無い。しかし、Gタンパク質との相互作用の迅速さを決めているのはHelix8である。Y/Fから数えて7番目のアミノ酸残基とHelix8のN末端から2番目のアミノ酸残基は同一(グルタミン酸)であるが、本明細書では、アライメントの不要で同定できるNPxxYモチーフとHelix8の両方を用いてグルタミン酸残基の位置を定義している。
【００２４】
嗅覚受容体は、Class Iに属する受容体とClass IIに属する受容体がある。ヒトの場合、Class Iに属する嗅覚受容体は42種であり、とClass IIに属する嗅覚受容体は333種である。
【００２５】
Class Iの嗅覚受容体は、全て背側受容体であり、機能的には、カルボキシル基を有するリガンドに高感度なものが多く、全てヒトでは染色体11に存在している。また、背側受容体は、その種の生存に大きな影響を与える匂いの識別に不可欠であることが知られている。さらに、Class I受容体は脂肪酸を含む体臭成分を識別するために多様化したと仮定し、2種以上の受容体の信号の加算により基本匂い情報が抽出される原理（黄色は緑受容体と赤受容体の加算で抽出される色覚との共通性に基づく、図２）に基づき、同じ染色体上のサブファミリー内には条件にあう受容体が2，3種となっているケースが多いことから、それらが同じ要素匂い情報を有するものと考える。背側にはClass II受容体もあり、体臭成分の一部はClass IIの受容体が基本匂いの抽出を担当している可能性は十分にある。つまり、配列上の特徴で染色体毎のまとまりが形成され、対象のリガンドの機能上の特徴で受容体がサブファミリー内で多様化し、グルーピングできている、と考えられる。別の染色体の別のサブファミリーに属す受容体が2種類以上で基本匂い情報を形成する可能性があるので、それも本発明に包含される。
【００２６】
本発明において、使用される嗅覚受容体は、嗅覚受容体のアミノ酸配列の300番目前後に存在するアライメントせずに同定できるNPxxYモチーフ（NPxxY, SPxxF, SPxxY, NSxxY, KPxxY, NPxxF, TPxxYなどの配列）のY/Fから数えて7番目に該当するhelix 8のN末端側から2番目のアミノ酸残基がグルタミン酸残基であるものである。Helix 8のN末端側から2番目のアミノ酸残基がグルタミン酸残基である嗅覚受容体は、匂い分子が結合したときのG蛋白質活性化速度が速いため、嗅覚神経系では、これらの嗅覚受容体の中で対象の匂い分子に最も高感度な嗅覚受容体が、最初に嗅覚中枢に応答信号が入力される受容体となり、主要な要素匂いの形成を支配する受容体になる。本発明はこのような受容体に着目して基本匂い強度又は相対強度を評価する点に特徴を有する。ヒトなどの哺乳動物が中枢神経系を介して認識する匂いは、最も主要な要素匂い情報を検出する嗅覚受容体群により決定される。このような嗅覚受容体は、Class Iのヒト嗅覚受容体42種のうちの以下の2群5種及び単独6種の合計11種、すなわち、OR51D1(hOR11-14), OR51E1(hOR11-15), OR51I群[OR51I1(hOR11-39), OR51I2(hOR11-38)], OR51M1(hOR11-40), OR51S1(hOR11-24), OR52D1 (hOR11-43), OR56A群[OR56A3(hOR11-51), OR56A4(hOR11-49), OR56A5], OR56B1(hOR11-65)」、並びに、Class IIのヒト嗅覚受容体333種のうちの以下の30群98種及び単独57種の合計155種、すなわち、染色体１：6群(20種)+単独12種；OR2AK2(hOR1-47), OR2C3(hOR1-30), OR2G2(hOR1-32), OR2L群[OR2L2(hOR1-48), OR2L3, OR2L5(hOR1-53), OR2L8(hOR1-46), OR2L13)], OR2M群[OR2M2, OR2M3(hOR1-54), OR2M4(hOR1-55), OR2M5, OR2M7(hOR1-58)], OR2T群[OR2T8, OR2T12 (hOR1-57), OR2T33(hOR1-56)], OR2W3 (hOR1-49), OR4F16[hOR1-1, OR4F29(hOR7-21)], OR6F1 (hOR1-34), OR6K2(hOR1-17), OR6N群[OR6N1(hOR1-22), OR6N2(hOR1-23)], OR6P1(hOR1-12), OR6Y1(hOR1-11), OR10J群[OR10J1(hOR1-26), OR10J3(hOR1-25), OR10J5(hOR1-28)], OR10K群[OR10K2(hOR1-4), OR10K1(hOR1-6)], OR10T2(hOR1-3), OR13G1(hOR1-37), OR14I1、染色体2：1群(2種)；OR6B群[OR6B2(hOR2-1), OR6B3(hOR2-2)]、染色体3：1群(4種)；OR5K群[OR5K1(hOR3-8), OR5K2(hOR3-9), OR5K3, OR5K4]、染色体5：1群(2種)+単独1種；OR2V群[OR2V2(hOR5-3), OR2V1], OR2B6(hOR5-40)、染色体6：2群(4種)+単独4種；OR2A4(hOR6-37), OR2B2(hOR6-1), OR2H群[OR2H1 (hOR6-32), OR2H2(hOR6-36)], OR10C1(hOR6-31), OR11A1(hOR6-30), OR12D群[OR12D2(hOR6-28), OR12D3(hOR6-27)]、染色体7：2群(9種)+単独1種；OR2A群[OR2A1(hOR7-16), OR2A5(hOR7-138), OR2A7(hOR7-18), OR2A12(hOR7-10), OR2A14(hOR7-12), OR2A25, OR2A42(hOR7-19)], OR2F群[OR2F1(hOR7-7), OR2F2(hOR7-6)], OR6B1(hOR7-9)、染色体8：単独1種；OR4F21、染色体9：単独5種；OR2K2(hOR9-17), OR5C1(hOR9-31), OR13D1(hOR9-15), OR13F1(hOR9-6), OR13J1(hOR9-2)、染色体10：単独1種；OR13A1(hOR10-3)、染色体11：13群(43種)+単独18種；OR56A1(hOR11-75), OR2AG群[OR2AG1(hOR11-79), OR2AG2(hOR11-76)], OR4A群[OR4A5(hOR11-111), OR4A15(hOR11-118), OR4A16(hOR11-117), OR4A47(hOR11-113)], OR4B1(hOR11-106), OR4C群[OR4C3(hOR11-98), OR4C6 (hOR11-138), OR4C11(hOR11-136), OR4C12(hOR11-259), OR4C15(hOR11-127), OR4C16(hOR11-135)], OR4D群[OR4D5(hOR11-276), OR4D6(hOR11-250), OR4D9(hOR11-253), OR4D10(hOR11-251), OR4D11(hOR11-252)], OR4P4, OR4S2(hOR11-137), OR4X群[OR4X1(hOR11-104), OR4X2 (hOR11-105)], OR5A群[OR5A1(hOR11-249),OR5A2(hOR11-248)], OR5AK2, OR5AN1(hOR11-244), OR5B群[OR5B2(hOR11-240), OR5B3(hOR11-239), OR5B12(hOR11-241), OR5B21], OR5F1(hOR11-10), OR5P群[OR5P2(hOR11-93), OR5P3(hOR11-94)], OR5R1(hOR11-185), OR5T3(hOR11-178), OR6A2 (hOR11-55), OR6X1(hOR11-270), OR6Q1(hOR11-226), OR8A1(hOR11-318), OR8D4(hOR11-275), OR8H群[OR8H1(hOR11-180), OR8H2(hOR11-171),OR8H3(hOR11-172)], OR8K群[OR8K1(hOR11-182), OR8K5(hOR11-174)], OR8U9, OR9Q群[OR9Q1,OR9Q2], OR10A群[OR10A2(hOR11-86), OR10A3 (hOR11-97), OR10A4(hOR11-87), OR10A5(hOR11-403), OR10A6(hOR11-96)], OR10G群[OR10G4 (hOR11-278), OR10G7(hOR11-283), OR10G8(hOR11-274), OR10G9(hOR11-272)], OR10S1(hOR11-279), OR10V1(hOR11-256), OR10W1(hOR11-236)、染色体12：単独3種；OR8S1, OR10A7(hOR12-6), OR10AD1(hOR12-1)、染色体14：3群(9種)+単独3種；OR4E2(hOR14-42), OR4K群[OR4K2(hOR14-15), OR4K13(hOR14-27), OR4K14(hOR14-18), OR4K15(hOR14-20), OR4K17(hOR14-29)], OR4M1 (hOR14-7), OR4N群[OR4N2(hOR14-13), OR4N5(hOR1-33)], OR10G群[OR10G2(hOR14-41), OR10G3 (hOR14-40)], OR11H2(hOR14-1)、染色体15：単独3種；OR4F6(hOR15-15), OR4M2(hOR15-3), OR4N4(hOR15-1)、染色体16：単独1種；OR2C1(hOR16-1)、染色体17：単独1種；OR1G1(hOR17-130)、染色体19：1群(5種)+単独2種；OR2Z1(hOR19-4), OR7G1(hOR19-15), OR10H群[OR10H1(hOR19-27), OR10H2(hOR19-23), OR10H3(hOR19-24), OR10H4(hOR19-28), OR10H5(hOR19-25)]、染色体22：単独1種；OR11H1(hOR22-1)」である。
【００２７】
なお、ヒト嗅覚受容体OR10J3はデータベース上でマウスの対応するolfr218(mOR267-3)の配列と対応させると841-842番目の塩基が欠損しているためにNPxxYモチーフおよびhelix 8が変異して機能していないと考えられ、正しい推定の塩基配列とアミノ酸配列を以下に示す。
・OR10J3の塩基配列
ヒトOR10J3(NM_001004467.1)の1-940番目までの塩基配列の840番目と841番目の塩基の間にGTの2塩基を挿入したOR10J3(DDBJ accession#LC122328)の塩基配列(配列番号１):
【００２８】
【化１】
2017153444.tif 000002
【００２９】
・受容体OR10J3(DDBJ accession#LC122328)のアミノ酸配列(配列番号２)：
【００３０】
【化２】
2017153444.tif 000003
【００３１】
1つの匂い分子を各嗅覚受容体に供給してその応答強度を測定すると、比較的強度の低い群と強度の高い群が存在する。本発明では嗅覚受容体のうち、簡便のため最も高感度となっている応答強度の大きな嗅覚受容体の信号強度を測定して基本匂い強度を評価してもよく、あるいはより精密に評価する場合には、最も高感度の嗅覚受容体と最適リガンドが共通する他の嗅覚受容体の応答信号を単純加算するか、最も高感度の嗅覚受容体と同じ群に属する複数の嗅覚受容体の応答信号強度を単純加算するか、ヒトや動物の感じる匂いの相違を反映していると考えられる要素匂い強度となるような比率で加算処理を行うことにより、相対強度を評価してもよい。  Class I及びClass IIの各群に属するヒト嗅覚受容体の群の分類は、配列の相同性によって行うことができる。最適リガンドが共通する嗅覚受容体は、Class Iから2種以上を選択してもよく、Class IとClass IIから各々少なくとも1種を選択してもよく、または簡便のために1種類の受容体の選択だけでもよい。
【００３２】
本発明の好ましい実施形態を図面を利用してより詳細に説明する。
【００３３】
1種の匂い分子に対しても、刺激濃度が高くなると多様な嗅覚受容体が応答することから、ほとんどの研究者が匂いの識別は一部のオーバーラップを許容した複数の応答する受容体の組み合わせの相違に基づいて行われると考えられていた（図５）。例えば、図５の匂い分子mc9は、８種の嗅覚受容体（S1, S86, S18, S46, S19, S51, S83, S41）に結合するので、従来はこの８つの嗅覚受容体の結合パターンにより匂い分子(mc9)の匂いを特定していたが、本発明では、最も低い濃度（１μM）で応答するのはS19とS83であるので、これらの一方または両方を用いて匂い要素のうちの基本的なもの（基本匂い要素）を決定する。また、各嗅覚受容体が最高感度を示すのはある分子長に対してのみであり、それより分子長が炭素数1個分でも長短に変化すると感度が低下し、分子長変化が大きいほど感度低下も大きいことから、嗅覚受容体は匂い分子を検知する際に匂い分子の両端と相互作用することが分かる。なお、mc6〜mc9、mh6〜mh9の構造は図７に示され、bc6〜bc9はmc6〜mc9のメチル基(m)が臭素(b)に置換された化合物である、cc6〜cc9は、mc6〜mc9のメチル基(m)がCOOH(c)に置換された化合物である。
【００３４】
本発明者は、カルボン鏡像異性体匂い分子（R-carとS-car）に応答する嗅覚受容体の両匂い分子識別機構を検討した（図４）。カルボン鏡像異性体匂い分子上での嗅覚受容体との相互作用部位の配置の相違により、鏡像異性体を識別できる場合(側面図)とできない場合(正面図)に分かれることが推定された。カルボン鏡像異性体匂い分子ペアに応答するマウス嗅覚受容体を網羅的に応答測定・探索した結果、匂い分子構造の類似性が高いほど、オーバーラップして応答する嗅覚受容体種数も多く、ヒトが感じる要素匂いのオーバーラップも多いことが明らかになった（図１）。カルボン鏡像異性体間では8割以上の受容体が両者に応答することが明らかになった。この時、各嗅覚受容体の応答性を調べた匂い分子群を図６（カルボン類似匂い分子群）と図７（カルボン非類似匂い分子群）に示す。また、遺伝子が同定できたカルボン応答受容体については、両鏡像異性体を識別できない（同等感度）受容体が10個（car-n266, car-c255, car-c256, car-c9, car-n270, car-n271, car-b58, car-b130, car-c6, car-c12）、R-carに相対感度が高い受容体が10個(car-n264, car-c257, car-c5, car-c10, car-c15, car-b89, car-b92, car-n272, car-b154, car-c260)、S-carに相対感度が高い受容体が7個(car-c258, car-c259, car-c14, car-b161, car-b86, car-b153, car-b158)と前２者に比べてやや少数となった（図８）。さらに、嗅覚受容体を応答感度毎、最適匂い分子群毎に分類すると、応答閾値濃度付近では、両カルボンに応答する嗅覚受容体の最大多数の最適匂い分子が異なることが明らかとなった（図９）。R-carに応答する受容体（レセプタ）ではR-car選択的な受容体が最大多数(４個)となり、S-car応答受容体では、S-car選択的受容体とR-/S-car同等感度受容体の両者が最大多数(３個)となった。これらの受容体信号が中心となり、それぞれの匂い分子の特徴的な要素匂いの中枢表現信号を形成させれば、両者の要素匂いは異なり、容易に匂いの識別が可能になる。ところが、刺激濃度が10倍になると、両者の匂い分子で、応答する嗅覚受容体は、両匂い分子を識別できない同等感度の受容体が最大多数を占めることが分かった（図１０）。ヒトもマウスも高濃度のカルボン鏡像異性体を容易に識別できることから、嗅覚中枢には低感度で非特異的な受容体の信号を抑制し、その匂い分子に特異的で高感度な受容体の信号を自動的に強調するフィードフォワード抑制信号系が存在することが推定された（図１１）。匂い分子濃度は、鼻の奥に位置する嗅覚受容器を覆う嗅粘液中で、刺激提示後にゼロから提示された濃度に向かって上昇すると考えられるため、刺激後、最初に応答する受容体はその匂い分子に最も高感度の受容体群となり、その後、感度順となる応答順で受容体が応答し、嗅覚中枢にその応答順で受容体信号が入力されることになる。高感度で特異的な受容体の信号が最初に嗅覚１次中枢および２次中枢に入力され、フィードフォワード抑制信号を立ち上げ、後で入力される低感度で非特異的な受容体信号を抑制するとともに、自分と同じ特異性（最適リガンドが共通する）の受容体の信号を自身の信号に加算することで、その匂い分子に特徴的な要素匂いを自動的に強調する「受容体感度依存的階層的符号化説」（図１２）を提案するに至った（Hamana H, Hirono J, Kizumi M, Sato T. Sensitivity-dependent hierarchical receptor codes for odors. Chem. Senses 28:87-104(2003)）。図１３は各受容体の要素匂いへの寄与が分かりやすくなるように図１２を書き換えた模式図である。しかしながら、この時点では、同等感度の受容体の同じ要素匂いの信号形成への寄与の違いは明らかになっていなかったために、同一感度の受容体は同等に扱った。図12を一般モデル化した模式図を図14に示す。フィードフォワード抑制信号の発生部位は、2007年に本発明者を含むグループによって、嗅覚2次中枢の最大領野を占める前梨状皮質の一部（吻側腹側部）に存在することが明らかとなった(Ishikawa T, Sato T, Shimizu A, de Curtis M, Kakei T, Iijima T. Odor-driven activity in the olfactory cortex of an in vivo isolated guinea-pig brain with olfactory epithelium. J. Neurophysiol. 97:670-679(2007))。さらに、前梨状皮質の主要な嗅覚経路を構成する錐体細胞の神経出力局所電位応答が入力層の応答信号と情報冗長度が変化し、匂い類似度を反映した匂い表現となっていることが分かった（図３）(Sato T, Kajiwara R, Takashima I, Iijima T. A novel method for quantifying similarities between oscillatory neural responses in wavelet time-frequency power profiles. Brain Res. 1636:107-117(2016))。この結果は、前梨状皮質の錐体細胞で異なる嗅覚受容体の信号が加算され、要素匂いに対応した信号が形成されていることを強く示唆している。そして、遺伝子操作で背側嗅覚受容体を全て欠損させたマウスの検知・識別感度を調べることによって、匂いの高感度検知に必要な高感度受容体は残っていてもカルボン及びワインラクトン鏡像異性体ペアの似た匂いの高感度識別ができないことが明らかとなり、匂いの特徴的な要素を形成するためには、R-car選択的高感度なマウス嗅覚受容体MOR130-2(OR-car-c5、class II)など対象の匂い分子に高感度で刺激選択的な受容体が応答初期に嗅覚中枢に信号を送る必要があることが分かった（図１５ａ，１５ｂ）(Sato T, Kobayakawa R, Kobayakawa K, Emura M, Itohara S, Kizumi M, et al. Supersensitive detection and discrimination of enantiomers by dorsal olfactory receptors: evidence for hierarchical odour coding. Sci. Rep. 5:14073(2015)）。これまでは、すべての嗅覚受容体の応答を対象とする匂い分子に対して測定してみなければどの嗅覚受容体がその匂い分子の主要な基本匂い形成に支配的であるか特定できなかった。また、応答する受容体の組合せだけからは、2種の匂いの要素の違いを定量的に評価することができなかった。本発明では、本発明者が提案済みの受容体感度依存的階層的要素匂い情報符号化説に、応答初期に嗅覚中枢に高感度で刺激選択的な受容体が信号を送ることで刺激に特徴的な要素匂い形成を可能とする(Sato T, Kobayakawa R, Kobayakawa K, Emura M, Itohara S, Kizumi M, et al. Supersensitive detection and discrimination of enantiomers by dorsal olfactory receptors: evidence for hierarchical odour coding. Sci. Rep. 5:14073(2015))ために必要となる嗅覚受容体とGタンパク質の迅速な安定相互作用・活性化に不可欠な初期一過性相互作用を支配する嗅覚受容体helix 8のN末側2番目のアミノ酸残基（グルタミン酸残基）の有無(Kawasaki T, Saka T, Mine S, Mizohata E, Inoue T, Matsumura H, et al. The N-terminal acidic residue of the cytosolic helix 8 of an odorant receptor is responsible for different response dynamics via G-protein. FEBS Lett. 589:1136-1142(2015))を考慮することで、匂いの識別に必要な要素匂いの形成がhelix 8の2番目のアミノ酸によって部分的に支配されることを明らかにし(Sato T, Kobayakawa R, Kobayakawa K, Emura M, Itohara S, Kawasaki T, et al. Supersensitive odor discrimination is governed in part by initial transient interactions between the most sensitive dorsal olfactory receptors and G-proteins. Receptor Clin. Invest. 3:e1117(2016))、嗅覚受容体のアミノ酸配列だけから要素匂い形成を支配する信号を発生させる嗅覚受容体を特定できることが分った。さらに、全ての色が赤/緑と黄色/青の4基本色（2反対色系統）の強度の組合せで表せること（図２）を参考に、匂いの基本要素（要素匂い）を、黄色が応答特異性の類似した（最適刺激が極めて似ている）L(赤)受容体とM(緑)受容体の信号を加算しS(青)受容体の信号を減ずること（赤受容体の信号＋緑受容体の信号―青受容体の信号＝黄色の基本要素信号)で得られる原理に基づき、反対色と重なった信号を減ずる前の4基本要素色の強度を大きな割合で反映した（赤受容体の信号＋緑受容体の信号）＝（黄色を主成分とする要素信号）に対応する要素匂い信号を、最適リガンドが共通し応答特異性が類似していると考えられる2種以上の嗅覚受容体の信号の加算処理によって算出した信号強度、または簡便のためにその内の1種の受容体信号強度をその最適リガンドの主要で特徴的な要素匂いに対応する基本匂いの強度として用いることで、匂いの定性・定量的な違いを評価する基準（嗅覚標準となる匂い尺度）を求めることを可能とする方法を考案した。これにより、初めて受容体信号に基づき、匂いの要素強度の相違を基本匂い強度の相違に基づいての評価が可能となった。
【００３５】
本発明の工程1において、複数の匂い分子を培養細胞センサに供給する。1μM〜10μM程度の濃度で培養細胞センサに発現される嗅覚受容体と結合する匂い分子が見出された場合、その匂い分子を最適リガンドとすることもでき、より好ましくは、1μM〜10μM程度の濃度で培養細胞センサに発現される嗅覚受容体と結合する匂い分子と構造類似の匂い分子（すなわち、同一の要素匂いを主に提示する複数種の匂い分子）を1種または2種以上さらに供給して、最適リガンドを探索することができる。例えば、培養細胞センサの培養液に匂い分子を0.1μM, 1μM, 10μM, 100μMの濃度で添加して応答を検出すればよいが、匂い分子の濃度はこれらに限定されない。
【００３６】
本発明の工程2において、最適リガンド候補が複数ある場合、最も高感度の信号強度と0.5倍以上、好ましくは0.6倍以上、より好ましくは0.8倍以上の信号強度のリガンドがある場合には、複数種の最適リガンドが共通する受容体応答信号を加算処理すればよく、最大の信号強度と1.2倍超、1.6倍超或いは2倍超差がある場合には、最も高感度となっている1種の受容体応答信号の信号強度とすればよい。応答振幅を比較する刺激濃度は、10μMまたは1μMとし、その受容体の最大応答振幅の50％前後（20％〜80％の範囲が望ましい）の応答振幅となる刺激濃度で応答を測定し、比較する。これは、閾値濃度付近では一般的に応答振幅は小さく、S/N比が低くなるために判断を間違う危険があるためである。また、嗅覚一次中枢で行われているように、信号のS/N比を高めるために、15個以上、望ましくは25個以上の応答細胞の応答振幅の平均値、または平均応答波形の応答振幅値を用いて比較する。
【００３７】
本発明の工程3において、複数の要素匂いが主要な共通する要素匂い候補となる場合は、要素匂いの強度を算出するために利用しようとしている嗅覚受容体の最適リガンドのEC50（最大応答振幅の半値となる応答を示す濃度）付近の応答測定に用いている濃度で、最適リガンド群と準最適リガンド群の受容体の応答を測定し、その応答振幅の大小関係がその匂い分子の要素匂い強度の大小関係に最もよく対応するものをその嗅覚受容体の信号を利用して算出する基本匂いと定義する。この選別によっても複数の要素匂いが候補となる場合は、それらの要素匂いを混合した匂いを基本匂いとして使用する。
【００３８】
本発明の工程3において、「所定濃度」としては、最適リガンドが飽和応答する程度の濃度であればよく、特に限定されないが、例えば10μM〜1000μM程度、好ましくは50μM〜500μM程度が挙げられ、100μMは、好ましい所定濃度の1つである。
【００３９】
本発明の工程3において、「規格化」は、受容体応答信号の信号強度を最適リガンドの飽和応答振幅値または所定濃度の最適リガンドの応答振幅値を用いて行うことができる。
【００４０】
本発明の工程3において、「定量化」は、以下のように行うことができる。OR-car-b85受容体は1μMで、図４の略号で表す匂い分子に対する応答振幅の大小関係は、pu,mn（0.8：100μMの応答振幅値で規格化した応答振幅値）>R-car（0.4）>S-car（0.2）となり、最適リガンドはpuとmnの２匂い分子となる。pu,mnに共通する主要かつ基本的な匂い要素には、「ミント」、「フレッシュ」、「甘い」の3種があるが、５個の匂い分子（pu＝mn＞R-car>S-car＝ip）間の応答振幅の大小関係に対応しているのは、「ミント」であるので、OR-car-b85受容体は「ミント」の基本匂いを検出していると判断される。また、1μMでpuとmnは基本匂いの「ミント」の強度は0.8、R-carの「ミント」強度は0.4、R-carの「ミント」強度は0.2、100μMでのpuとmnの「ミント」強度は1.0と表すことができる。OR-car-c5受容体は1μMで調べた匂い分子の範囲ではR-carのみにしか応答しなかった。従って、OR-car-c5受容体の応答信号はR-carにユニークなスペアミント様基本匂いをその応答振幅値を100μMのrCaの応答振幅値で除した比の値で表すことができる。また、OR-car-n266受容体は1μMでR-carの応答の1.3倍となる最も大きな応答をS-carに示すが1.6倍超にはなっていないので、R-carとS-carに共通する「フレッシュなハーブ臭」基本匂いを表していると判断し、30μMでR-car(0.3規格化応答振幅値)とS-car(0.4規格化応答振幅値)にそれぞれ「フレッシュなハーブ臭」基本匂い0.3と0.4の強度を感じ、300μMでR-car(0.8規格化応答振幅値)とS-car(1.0規格化応答振幅値)にそれぞれ「フレッシュなハーブ臭」基本匂い0.8と1.0の強度を感じていると判断する。OR-car-n272受容体も1μMでR-car (0.3規格化応答振幅値)とS-car (0.2規格化応答振幅値)に1.6倍超にはなっていない同程度で応答したため、R-carとS-carに共通する「フレッシュなハーブ臭」基本匂いを表していると判断できる。OR-car-n272受容体の信号を単独で使用した場合、300μMではR-car(1.0規格化応答振幅値)とS-car(1.0規格化応答振幅値)にそれぞれ「フレッシュなハーブ臭」基本匂い1.0と1.0の強度を感じていると判断する。用いる受容体が単独の場合は、受容体に依存して基本匂い強度が多少異なることになるが、匂い分子の示すその基本匂い強度の大小関係は同じ順番を示す恒常性は保証される。複数の受容体の加算信号を用いる方がより嗅覚の処理・認識に近くなると考えられ、OR-car-n266受容体とOR-car-n272受容体の2種の受容体を利用する場合は、300μMではR-car(規格化応答振幅値の和：1.8=0.8+1.0、最大応答で規格化した値：0.9=1.8/2.0)とS-car(規格化応答振幅値の和：2.0=1.0+1.0、最大応答で規格化した値：1.0=2.0/2.0)にそれぞれ「フレッシュなハーブ臭」基本匂い0.9と1.0の強度を感じていると判断する。
【００４１】
本明細書において、最適リガンドは、最も低い濃度で特定の嗅覚受容体と結合するリガンドであり、多くの最適リガンドは標的嗅覚受容体と1μM〜10μM程度の濃度で結合するので、この程度の濃度で結合するリガンドがあれば暫定的に最適リガンドと考えることができる。さらに多くの嗅覚受容体との結合を検討したときに、より低濃度で結合するリガンドがあれば暫定的な最適リガンドを変更すればよい。一般的に、官能基の種類によって親和性は変化し、カルボキシル基2個を持つ匂い分子が最適刺激の場合は解離定数は1μM未満、カルボキシル基1個の場合は数μM、酸素1個の場合は10μM程度となる。したがって、10μM程度の濃度で嗅覚受容体に結合しないリガンドは、最適リガンドではない。0.1μM前後の濃度で標的嗅覚受容体と結合するリガンドがあれば、最適リガンドと考えてよい。最適リガンドが複数ある場合とは、同程度の濃度で嗅覚受容体に結合するリガンドが複数ある場合を意味する。
【００４２】
本発明の好ましい実施形態では、2種以上の最適リガンドが共通する嗅覚受容体の応答信号を同等あるいはヒトや動物の感じる匂いの相違を反映していると考えられる要素匂い強度となるような比率で加算処理した信号強度で32種〜98種の基本匂いにおいて、共通性の高い単一の基本匂い強度または相対強度を評価することができる。あるいは、1種または1種以上の少数の基本匂いのみを対象とする限定的な目的の場合は、それに対応する嗅覚受容体および算出される基本匂いの強度を用いて匂いを評価することができる。ここで、32種の要素匂いは、Class Iの2群とClass IIの30群から構成され、98種の要素匂いは、Class Iの5種（2群）と単独6種、Class IIの30群と単独57種から、11種（Class I）＋30群（Class II）＋単独57種（Class II）から構成される。
【００４３】
本明細書において、「抽出した異なる基本匂い情報を相互にある係数をかけて減算した応答信号強度で純粋な単一の基本匂い強度または相対強度を評価する」ことは、以下のようにして行うことができる。
【００４４】
例えば、単一の要素匂いが「甘い」匂いである場合、「甘い」匂いに関係する複数の要素匂い（例えばａ、ｂ、ｃの３つ）を選択し、「甘い」匂いとの関連性の程度によりａ，ｂ，ｃの要素匂いについて一定の係数をかけることにより、各要素匂いについて重み付けをして、単一の基本匂い強度を有する匂い分子をスクリーニングすることができる。また、例えば「フレッシュ」で「甘い」匂いをスクリーニングする場合、フレッシュの要素匂い（ｘ、ｙ、ｚ）と甘い要素匂い（ａ，ｂ，ｃ）を一定に比率になるように各要素匂いの重み付けを行うことで、フレッシュと甘さが一定の相対強度になる目的の匂い分子をスクリーニングすることができる。また、同じ基本匂いを示す匂い分子群が多様な分子構造を示す場合、その基本匂いを検出している嗅覚受容体は、それらすべての匂い分子を最適リガンドとせず、その内の1種または少数の匂い分子種のみを最適リガンドとしている可能性も考えられる。このような場合は、対象とする匂い分子群に限定して、それらを最適リガンドとする嗅覚受容体をすべて利用する必要があるが、評価できない匂い分子があってもよい場合は、該当する１種の嗅覚受容体のみの応答で基本匂いを評価する簡便な方法を選択することも可能である。特に、「甘い」基本匂いのような場合、カバーする匂い分子構造の範囲に応じて、嗅覚受容体種数を絞り込む検討が必要である。実施例としては、マウスの嗅覚受容体を用いて、R-carとS-carの基本匂いについて説明しただけであるが、対象とする基本匂いが別の場合であっても本特許の方法が有効であると考えられる根拠は、１）本方法が色覚の基本色（黄、あるいは赤、緑、青）の強度の算出方法と途中まで同じ手順に拠っていること（反対色の要素色強度を減ずる処理を行う前まで）、２）嗅覚で要素匂い強度を表現する神経情報処理の方法は、色覚と同様に、用いる嗅覚受容体が異なることを除けば共通のルールに従っていると考えられること、に拠っている。従って、対象とする基本匂いが変わっても、その基本匂いを最も主とする匂いを有す匂い分子（群）を用いて、本特許で限定された嗅覚受容体の内で最高感度で特異的な受容体群を機能発現培養細胞測定系で同定すれば、未知の匂い分子に対しても、その匂い分子が有す対象の基本匂いの強度を評価することが可能である。
【００４５】
本明細書において、培養細胞センサは、嗅覚受容体を細胞表面に発現した細胞であり、特定の嗅細胞を使用してもよく、嗅覚受容体の遺伝子を組み込んで細胞表面に発現させた遺伝子組み換え細胞を使用してもよい。遺伝子組換え細胞は、嗅覚受容体遺伝子を組み込んだベクターを用いて細胞を形質転換することで作製することができる。培養細胞としては、ヒト、マウス、ラットなどの哺乳類の細胞であってもよく、大腸菌、酵母などの微生物細胞であってもよく、植物細胞であってもよい。嗅覚受容体は、蛍光標識を行い、匂い分子が結合したことを蛍光で検出可能な培養細胞センサを用いてもよい。あるいは、嗅覚受容体をＧＰＣＲとして発現させ、嗅覚受容体への匂い分子の結合とリンクした細胞内のｃＡＭＰ応答性エレメント結合タンパク質の活性化を利用して評価してもよい。具体的には、嗅覚受容体への匂い分子の結合により発現量が増える下流の遺伝子のプロモーターにレポーター遺伝子を発現可能に連結し、レポーター遺伝子の発現レベルを測定することで、嗅覚受容体への結合を評価してもよい。レポーター遺伝子としては、ＧＦＰ，ＹＦＰ，ＯＦＰなどの蛍光タンパク質をコードする遺伝子などが挙げられ、当業者であれば適宜選択できる。
【００４６】
本発明では、１種類の嗅覚受容体を発現した培養細胞センサを多数用いて、１つの匂い分子についての要素匂いのパターンを決定することができる。それにより、複数の匂い分子を混合して香料組成物としたときにどのような匂いを発現するのかを予測することができる。
【００４７】
また、本発明の方法により、匂い分子を正確に評価できるだけでなく、マスキング剤の評価や消臭効果の評価を行うこともできる。
【００４８】
本明細書において、嗅覚受容体の由来は特に限定されないが、哺乳類（ヒト、マウス、ラットなど）由来の嗅覚受容体が好ましく、官能検査に代わる評価を行う場合はヒト由来の嗅覚受容体が最も好ましく、疾病由来体臭異常など体臭や安全性に関わる臭気評価を行う場合はマウスやラットやイヌなどあるいはカナリヤやメダカなどその目的に現在使用されている動物に由来する嗅覚受容体が最も好ましい。
【００４９】
嗅覚受容体を発現する培養細胞センサは、１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。あるいは、数十もしくは数百又はそれ以上の嗅覚受容体の培養細胞センサを組み合わせて用いることもできる。ヒトの場合には、最大で166種の嗅覚受容体の培養細胞センサを用いることができる。嗅覚受容体は、匂い分子に対して特定の組合せであってもよく、種々の要素匂いに対し網羅的に多数の嗅覚受容体を組み合わせて用いてもよく、匂い分子の評価の目的に応じて決定される。
【００５０】
被験物質（匂い分子）の嗅覚受容体への結合の評価は、被験物質添加群と対照群（例えば、被験物質非添加群或いは標準物質添加群）との間で測定値を比較することにより行うことができる。
【００５１】
本発明の評価方法の具体的な実施形態を、R-carとS-carを用いて以下に説明するが、本発明の評価方法は任意の化学物質(匂い分子)の匂いの評価に適用することができる。
【００５２】
受容体の応答は、HEK293培養細胞に、1種の嗅覚受容体(MOR)とキメラGタンパク質Galpha15_olf(DDBJ accession #LC017737のDNA配列)と2種のシャペロンRTP1(NCBI nucleotide ID# NM_001004151.2)およびRTP2(NCBI nucleotide ID# NM_001008230.3)を文献1(J. Neurosci. Meth. 185:213-220(2010))の方法に従い、1.0-2.0μg MOR/phCMV1ベクターと0.7-1.0μg Galpha15_olf/pBK-CMVベクターと0.5-0.8μg RTP1/phCMV1ベクターと0.4-0.6μg RTP2/phCMV1ベクターとlipofectoamine 2000あるいはlipofectoamine LTXあるいは他のトランスフェクション試薬と混合して細胞に取り込ませ、共発現させ、カルシウムイメージングで細胞応答を測定し、複数の細胞応答の平均波形を利用して、前述の処理を行うことができる。R-carの基本匂いに関する実験では、１cm径ガラスボトム３cm径ディッシュに60％コンフル度で培養したHEK293細胞に、100μLのopti-MEMに加えた1種の嗅覚受容体（プラスミド量約2.0μg),  Galpha15_olf（プラスミド量約1.0μg), シャペロンタンパク質RTP1（プラスミド量約0.5μg)、RTP2（プラスミド量約0.5μg)を8μLのリポフェクトアミン2000を加えた150μLのopti-MEMを混合した液を培地に加えて遺伝子導入し、24時間経過後にfura-2/AMを用いた細胞内へのfura-2負荷後に、340-nm/380-nm交互励起による直近の520-nm蛍光画像比を計測するカルシウムイメージングで、4秒間の匂い分子溶液（0.1μM, 1μM, 10μM, 100μM)刺激で生じる応答を測定し、応答細胞の平均応答値から応答振幅を求め、最低応答濃度が最も低い匂い分子または同一の最低濃度を示す匂い分子が複数ある場合はその濃度で最大応答振幅を示す匂い分子を最適リガンドとして同定した（Hamana H, Li S-X, Breuils L, Hirono J, Sato T. Heterologous functional expression system for odorant receptors. J. Neurosci. Method 185:213-220(2010)）。一部の応答例を図16に示す。ヒトの基本匂いを評価する場合、ヒトの嗅覚受容体を用いることになるが、シャペロンもヒトのものを用いることが望ましく、簡便的にはマウスのシャペロンでも応答が測定できる。例えば、R-carのスペアミント様で甘いフレッシュなハーブ臭の基本匂い強度をマウスの嗅覚受容体の応答に基づき算出するために、ユニークな基本匂いとして「スペアミント様」、S-carの共通する基本匂いとして「甘い」と「フレッシュなハーブ臭」の2者に分ける場合、前者の「スペアミント様」基本匂いの強度は、MOR130-2(OR-car-c5, 応答閾値濃度：1μM R-car, 10μM S-car、図16a)のR-car選択的な応答感度を持つ受容体の応答信号に準じてR-carにユニークな「スペアミント様」基本匂いの信号強度を対応させ、MOR202-37(OR-car-n266, 応答閾値濃度：1μM R-car, 1μM S-car, 100μM isoamyl acetate、図16c)とMOR182-6(OR-car-b85, 応答閾値濃度：1μM R-car, 1μM S-car, 100μM o-vanillin)の「甘い」基本匂いを有す他の匂い分子にも応答するR/S-carに同等感度の受容体の応答信号を加算した信号強度に準じてそれらの匂い分子に共通な「甘い」基本匂いの信号強度を対応させ、MOR202-37(OR-car-n266, 応答閾値濃度：1μM R-car, 1μM S-car)とMOR188-5(OR-car-n272, 応答閾値濃度：1μM R-car, 1μM S-car)のフレッシュなハーブ臭またはハーブ臭を有する他の匂い分子にも応答するR-car/S-carに同等感度の受容体の応答信号を加算した信号強度に準じてR-carとS-carの匂い分子に共通な「フレッシュなハーブ臭」基本匂いの信号強度を対応させ、MOR214-2(OR-car-b158, 応答閾値濃度：>100 μM R-car, 10 μM S-car)のS-car選択的な応答感度を持つ受容体の応答信号単独あるいはS-car選択的なMOR214-2(OR-car-b158)と同等の感度のR-carとS-carに同等感度を持つMOR281-1(OR-car-b130, 応答閾値濃度：10μM R-car, 10μM S-car, 10μM (-)-menthone, 10μM R(+)-pulegone, 100μM 1-hexanol, 100μM 1-heptanol)の応答信号を加算した信号強度に準じてS-carにユニークな「キャラウエイ様」基本匂いの信号強度を対応させる。これに関連し、R-carによく似た匂いを有すS-carのユニークな「キャラウエイ様」基本匂いの強度を算出するために用いる受容体は、より高感度の受容体を利用することがより望ましい。或いは、これらの加算信号間の差分によって、各基本匂いの純粋な要素強度を表すことも可能であり、また、より高感度な同等の匂い分子選択性を有す受容体を2種以上利用して、同様の処理により、基本匂いの信号強度を対応させることも可能であるし、それらの信号強度の相対比率によって匂いプロファイルを表現することも可能である。用いる応答信号強度は、刺激からの経過時間によって変化し、一過性のピークを持つ応答波形を形成するのが一般的であり、どのタイミングの信号を利用するかは重要な点である。比較的強い刺激濃度では、応答の立ち上がりが早くなり、応答ピーク付近では匂い分子選択性の相違がある受容体間でもほぼ同じ応答振幅となり、刺激選択性の相違を判別できなくなると考えられる。これを避けるために、特許第2647798号に記載されるように、刺激選択性による応答振幅の差が顕著な応答開始付近、例えば最初に応答する刺激選択的な高感度受容体群の応答振幅が最大応答振幅の20％になるタイミングで全ての受容体の応答振幅を記録し、それらの信号強度を用いてその刺激に主となる要素匂い強度を算出する。基本匂い毎に、その要素匂いが呈示された刺激の主たる要素匂いとなる場合と主とならない要素匂いの場合で、基本匂い強度の算出に利用する応答信号を記録するタイミングを変え、主でない場合は他の主となる基本匂いを算出するための受容体の応答信号が最大振幅値の60％に達したタイミングで記録し、それらの信号強度を用いて共通の基本匂いの信号強度を算出することも可能である。応答信号を記録するタイミングも基本匂い毎に変えることでよりヒトの嗅感覚の相対強度比に近づけることも可能である。また、主・副の基本匂いの組合せ毎に係数を設定し、共通の要素匂いの信号強度を増減することも可能である。この調整は、用いた受容体の動物種に合わせ、ヒトの嗅覚受容体の場合は官能評価で得られるヒトの感じる嗅感覚により近くなるように行い、マウスの嗅覚受容体の場合はマウスの行動実験で評価される匂いの相違により近くなるように行う必要がある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【図１６】
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【配列表】
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