【三島海雲学術賞】（自然科学部門）

味細胞種の多様性を産出する分子機構

應本

高崎健康福祉大学健康福祉学部健康栄養学科
緒言真講師という違いがあり、その分子実態は解明されていなかっ脊椎動物では、口腔内の上皮層に分布する味蕾と呼ばた。筆者らは、ゼブラフィッシュにおいて、Gnat3 に代れる組織に存在する味細胞において食品中の化学物質がわり魚類味細胞に発現していることが予想される Gna 遺受容され、その情報が中枢に伝達されることにより様々伝子を探索したところ、PLC-β2 を発現する味細胞におな味が生じる。我々ヒトが認知・識別できる甘味、旨いて互いに異なる味細胞に発現する Gnaia および Gna14

味、苦味、酸味、および塩味は 5 基本味と呼ばれる。哺を新たに同定した4）。興味深いことに、ゼブラフィッ

乳 類 で は、 甘 味 や 旨 味 は T1R フ ァ ミ リ ー に、 苦 味 はシュの味蕾に発現することが知られていた味覚受容体

T2R フ ァ ミ リ ー に 属 す る G タ ン パ ク 質 共 役 型 受 容 体

T1Rs および T2Rs は、いずれも Gnaia を発現する細胞の（GPCR）を発現する味細胞、酸味は Otop1 や Pkd2l1 を一部にのみ発現しており、Gna14 発現細胞には観察され発現する味細胞、塩味は ENaCα を発現する味細胞によなかった4）。このことから、魚類の味蕾において、既知り受容されるように、これらの各基本味は互いに異なる

味 覚 受 容 体（T1Rs お よ び T2Rs） を 発 現 し て い な い

味細胞の活性化により生じることが明らかとなっていGnaia 発 現 細 胞 お よ び Gna14 発 現 細 胞 に は 未 同 定 のる

1–3）

GPCR が味覚受容体として機能しており、魚類味蕾には。味細胞の寿命は数週間であるが、上皮系幹細胞から絶えず供給されており、この味細胞ターンオーバーにより味覚の恒常性は維持されている。したがって、味覚の多様性は味細胞種の多様性であり、多様な味細胞が恒常的に作り出されることにより、我々は常に様々な味を感じことができる。
こうした味覚の恒常性を明らかにするためには、味細胞種がどれくらい存在するのか、味細胞がどのように産み出され、それぞれの機能を持った味細胞へと分化するのか、といったことを知る必要がある。筆者らは、多様な味を常に感じる仕組みを解明することを目的として、モデル動物（ゼブラフィッシュおよびマウス）を用い、味細胞種の多様性、および、味細胞種の多様性を産出する細胞・分子機構の解明を試みてきた。
結1.

図1

果

哺乳類と魚類の味細胞種の比較

in situ ハ イ ブ リ ダ イ ゼ ー シ ョ ン 解 析 に よ り、 魚 類（ゼ ブ ラフィッシュ）の味蕾における味覚受容体と G タンパク質の発現解析を行ったところ、既知の味覚受容体 zfT1Rs（嗜好物質であるアミノ酸の受容体）および zfT2Rs（zfT2R5 は忌避物質であるデナトニウムの受容体）はいずれも zfGnaia 発現細胞にのみ発現しており、zfT1Rs、zfT2Rs を発現しない zfGnaia 発現細胞も存在した（矢じり）。また、zfGnai14 発現細胞には zfT1Rsおよび zfT2Rs のシグナルが観察されなかったことから、魚類の味蕾には、哺乳類には存在しない味細胞が少なくとも 2 種存在すること、いまだ同定されていない GPCR が味覚受容体として機能している可能性があることが示唆された。

脊椎動物の味蕾における味細胞の多様性
脊椎動物において最も進化的に遠い哺乳類と魚類は、味覚受容体 T1Rs および T2Rs の下流で機能する PLC-β2や TRPM5 などの細胞内情報伝達系が保存されている。
しかし、哺乳類の味細胞で T1Rs あるいは T2Rs と共役する G タンパク質 α サブユニット遺伝子（α-gustducin,Gnat3）の相同遺伝子が魚類のゲノム中には存在しない
1

應

本

真

哺乳類にはない味細胞種が少なくとも 2 種類存在するこたマウスの口腔内上皮細胞のすべての細胞が tdTomatoとが示唆された（図 1）。味細胞の細胞内情報伝達経路を発現することを見出した6）。これらの研究で用いたは脊椎動物において種を超えて保存されているが、各動

Sox2-CreERT2 マウスや Krt5-CreERT2 マウスは、味蕾物種が有する味細胞の種類は多様化している可能性が考に発現する遺伝子の分子遺伝学的解析に必要となる組織えられる。

特異的な遺伝子破壊マウスの作製を可能にする非常に有用な系統である。

2.

味細胞を産出する幹細胞の同定
3.

味蕾の細胞には数週間の寿命があり、絶えず新しい細口腔内上皮系幹細胞における Sox2 の機能胞に置き換わっている。このことは、味細胞を産出するSox2 を発現する上皮細胞の一部が味蕾細胞を産出す幹細胞の存在を示唆しており、それは味蕾周辺の上皮組る幹細胞であることが示されたが、幹細胞における織基底層に分布していると予想されていた。LineageSox2 の機能については不明であった。筆者らは、Krt5-tracing 法により、舌後部の有郭乳頭の味蕾細胞は Lgr5

CreERT2 マウスおよび Sox2-ﬂox マウスを用い、上皮系遺伝子を発現する幹細胞から産生されることが示されて幹細胞において Sox2 遺伝子の欠損が誘導されるマウス

いたが、舌前部の茸状乳頭や口蓋に存在する味蕾細胞のを作成し、幹細胞における Sox2 の機能解析を行った6）。

幹細胞は同定されていなかった。筆者らは、様々な上皮タモキシフェンの投与により Sox2 遺伝子の欠損誘導後系組織の幹細胞に発現していることが報告されていたの有郭乳頭の様子を観察したところ、投与後すぐに味蕾

Sox2 遺伝子に着目し、Sox2 を発現する細胞が味蕾細胞の形態の変化が観察され、味蕾細胞が減少し、投与 2 週の幹細胞であるか否か調べるため、Sox2-CreERT2 ノッ間までに味蕾は消失した6）。この間、味蕾中の細胞の細クインマウスと Rosa26-tdTomato レポーターマウスを胞死の亢進や味蕾周辺上皮の増殖細胞マーカーの減少は用いた lineage tracing 解析を行い、Sox2 発現細胞の系観察されなかった6）。次に、Sox2 遺伝子の組換えが起譜を解析した5）。その結果、タモキシフェンの投与によこるのと同時に tdTomato レポーターを発現するマウス

るレポーターの組換えを誘導して 21 カ月後のマウスにを 作 成 し、 解 析 し た。Sox2 遺 伝 子 が 野 生 型 の 場 合、おいて、味蕾を含む口腔内上皮層のすべての細胞がtdTomato を発現する味蕾細胞数が経時的に増加して5）

tdTomato を発現していた 。味蕾細胞の寿命が 1–3 週間いった。一方、Sox2 遺伝子を欠損したマウスを用いたであることを考慮すると、この 21 カ月の間に味蕾細胞場合、味蕾以外の上皮細胞は tdTomato を発現していたはターンオーバーによって何度も新たな細胞に置き換が、味蕾中に tdTomato を発現する細胞は観察されなわっていると考えられるため、Sox2 を発現する上皮細かった6）。これらの結果から、Sox2 を欠損した上皮系幹胞の一部が味蕾細胞を産出する幹細胞であることが示さ細胞から新たな味蕾細胞は供給されないことが示され、れた。また、味蕾周辺の上皮の基底部や他の口腔内上皮

Sox2 は幹細胞から味蕾細胞への分化に必要な因子であに発現する Krt5 の CreERT2 ノックインマウスを用いたることが明らかとなった（図 2）。

場合においても、タモキシフェンを投与して長期経過し図2

様々な味細胞が産生される分子機構

味蕾細胞を産生する幹細胞は Sox2 や Krt5 を発現し、Sox2 は幹細胞において味蕾細胞系への分化に必要な因子であることが明らかとなった。また、Skn-1a ノックアウトマウスの解析から、5 つの基本味の受容に関与する味細胞は共通の前駆細胞から産生され、Skn-1aは前駆細胞において甘味、旨味、苦味、および塩味細胞への分化を決定づける因子であることが明らかとなった。しかし、Skn-1a 系
譜の 4 種の味細胞の細分化機構は依然として不明である。

2味細胞種の多様性を産出する分子機構

味細胞分化に関与する因子：Skn-1a（Pou2f3）

析を行った結果、転写因子 Eya1 が苦味細胞に特異的に様々な細胞の発生や分化に転写因子が関わっているよ

発 現 し て い る こ と を 見 出 し た10）。 興 味 深 い こ と に、うに、味細胞の発生や分化にも転写因子が関わっている

Eya1 の発現は Skn-1a KO マウスの味蕾では観察されず、と予想され、筆者らは、DNA マイクロアレイを用いた

T2Rs や TRPM5 などを発現しない Skn-1a 発現細胞に観網羅的遺伝子発現解析を行い、味蕾に特異的に発現する察された10）。これらのことから、Eya1 は Skn-1a 系譜の転写因子を探索した7）。その結果、Skn-1a（Pou2f3）が、味細胞において分化段階の早い時期から発現を開始して甘味、旨味、苦味細胞および味蕾基底部に存在する細胞いることが示唆され、味細胞の分化に関与している可能（味細胞の前駆細胞と考えられる）に特異的に発現して性が高いと考えられる。現在、Eya1 の味細胞分化にお4.

8）ける機能の解析を進めている。

いることを見出した 。Skn-1a の機能を解析するために、ノックアウト（KO）マウスを作製して解析したと

考

ころ、野生型マウスが示す甘味、旨味に対する嗜好行動察
日常の食事において、様々な味を感じることができるおよび苦味に対する忌避行動が Skn-1a KO マウスでは8）観察されなかった 。これらの解析から、Skn-1a が甘のは、様々な味細胞が味蕾の中に一定の割合で存在する味、旨味、苦味を感じるのに必要な因子であることが明ためである。筆者らは、味細胞の分化に必要な因子を同らかとなった。Skn-1a KO マウスの有郭乳頭の味蕾にお定することなどにより、様々な味を感じる仕組みを理解いて甘味、旨味、苦味の受容・伝達に関与する遺伝子群することを試みてきたが、未だ解決するべき課題も多の発現を調べたところ、甘味、旨味、苦味の受容体や細い。特に、Skn-1a によって規定される甘味、旨味、苦胞内情報伝達因子の発現が完全に消失していた。興味深

味、塩味の 4 種類の味細胞がどのようにしてそれぞれのいことに、Skn-1a KO マウスでは、酸味細胞数が増加し味細胞へと細分化していくのか解明することが今後の課ており、その数は野生型マウスにおける甘味、旨味、苦題である。

8）

味細胞の総数とほぼ一致していた 。このことから、味を感じることができず、味のない食事をすることはSkn-1a KO マウスでは、甘味、旨味、苦味細胞が産出さ苦痛であり、それが続くと、食欲が著しく減退し、食事れず、代わりに酸味細胞が産出されることが示された。

量が減り、健康状態の悪化へと繋がる。味覚は豊かな食

近年、筆者らは、舌前方の茸状乳頭に存在する ENaC生活を送る上で非常に重要な要素であると同時に、健康α を発現する塩味細胞も Skn-1a を発現し、Skn-1a KO マの維持や回復のためにも必要であり、味覚は健康と密接

ウスでは、塩味に対する嗜好行動に関与する成分であるに関係している。多様な味細胞の発生や分化の機構を明アミロライド感受性の神経応答が消失することや塩味細らかにすることにより、病気やその治療の過程で起きる胞が産生されないことを見出し、Skn-1a は塩味細胞の味覚障害が生じる仕組みやその予防法や治療法の確立に9）役立つことが期待される。

産生にも関与していることが示された 。以上の結果から、基本 5 味の受容に関与する味細胞は共通の前駆細胞要から産生されること、Skn-1a は前駆細胞において甘味、約食品中の化学物質が口腔内上皮層に分布する味蕾中の旨味、苦味、および塩味細胞への分化を決定づける因子味細胞により受容され、その情報が中枢に伝達されるこであることが示された（図 2）。とによって様々な味覚が生じる。筆者は、味覚の多様性
5.

味細胞の細分化に関与する因子の探索や恒常性を理解するために、脊椎動物の味覚を対象としSkn-1a は甘味、旨味、苦味、塩味細胞への分化に必た分子生物学的・分子遺伝学的研究を行ってきた。その要であることが示されたもの、Skn-1a 系譜の味細胞が結果、動物が生育環境に合わせて独自の味覚を有していどのようにして甘味、旨味、苦味、塩味細胞へと細分化る可能性の提示や味細胞を産生する幹細胞の分子基盤のするのかは不明である。筆者らは、Skn-1a 系譜の各味取得と味細胞の多様性を生み出す分子機構の解明などの細胞に特異的に発現する転写因子を探索し、それぞれの研究成果を得てきた。これらの研究により得られた知見

味細胞への機能分化の分子機構の解明を試みている。そは、味覚の基礎研究結果として重要であるだけでなく、の過程で、味蕾や味細胞のトランスクリプトームデータ今後の摂食感覚研究および食品開発研究などにおいて、の解析と in situ ハイブリダイゼーションによる発現解新たな展開へと発展する可能性に繋がるものである。
3應謝本真辞究所脳神経科学研究センターの吉原良浩先生、東京工業大学生命理工学院の廣田順二先生をはじめ、研究を一緒

この度、第 11 回三島海雲学術賞（自然科学部門）のに進めてきた多くの方々に深く感謝申し上げます。

栄誉を賜り、選出していただきました選考委員の各先生方および三島海雲記念財団の関係者の皆様に厚く御礼申し上げます。また、本賞への応募に推薦していただきま文

した日本味と匂学会会長の吉原良浩先生にも御礼申し上

1） D. A. Yarmolinsky, et al.:
, 139, 234–244, 2009.
2） J. Chandrashekar, et al.:, 464, 297–301, 2010.
3） Y. H. Tu, et al.:
, 359, 1047–1050, 2018.
4） M. Ohmoto, et al.:
, 519, 1616–1629,2011.
5） M. Ohmoto, et al.:, 42, 547–552, 2017.
6） M. Ohmoto, et al.:
, 15, e0240848, 2020.
7） M. Ohmoto, et al.:, 31, 739–746, 2006.
8） I. Matsumoto, et al.:
, 14, 685–687, 2011.
9） M. Ohmoto, et al.:, 7（6）,2020.
10） M. Ohmoto, et al.:
, 383, 979–986, 2021.

げます。本研究は、東京大学、Monell Chemical Senses
Center、 東 京 工 業 大 学 に て 行 わ れ ま し た。 特 に、Monell Chemical Senses Center の松本一朗先生には、これまでの研究生活のほとんどにおいて多大なるご指導を頂きましたことを厚く御礼申し上げます。また、研究を進めるにあたり、多大なるご指導を頂きました東京大学大学院農学生命科学研究科の阿部啓子先生、理化学研

献

著者紹介
應本真（オウモト1978 年
2001 年 3 月
2006 年 3 月
2006 年 3 月
2006 年 8 月
2011 年 9 月
2018 年 7 月
2021 年 9 月マコト）

岡山県生まれ東京大学農学部卒業
東京大学大学院農学生命科学研究科博士課程修了
博士（農学）の学位取得（東京大学）
東京大学大学院農学生命科学研究科特任助教
Monell Chemical Senses Center, Postdoctoral Fellow
東京工業大学バイオ研究基盤支援総合センター特任講師
高崎健康福祉大学健康福祉学部健康栄養学科講師

専門分野：味覚、食品機能学
様々な味が受容・認識される仕組みを理解することにより、いつまでも「おいしく」食事ができるような生活基盤の構築に貢献したい。

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