Chemical Sensors
Vol. 32, No.2 (2016)

巻頭言

　「嗅覚」は人間にとって重要な認識機能である。
　その証と言えるのは、日本語で使用される「鼻が利く」という言葉である。この言葉は直接的に「嗅覚機能が優れている」という意味を持つほかに、「敏感で物を見つけ出すことなどに巧みである」という意味を併せ持つ。「鼻が利く」という言葉は、人間が多くの情報を組み合わせ、外部環境を認識する機能を持っているものであるとしたうえで、その力量を嗅覚に代表させた表現になっている。
　このような言葉が存在することが、嗅覚が重要なセンシング機能であると考えられていた証拠であると考える。
　ところが驚いたことに、日本だけではなく欧米にも同様の考え方があることがうかがえる。英語にもhehas a nose for ~ という表現があり、まさに「鼻が利く」という意味で使用されている。嗅覚は洋の東西を問わず同様な重要性を認められているということである。
　一方、視覚についても、「目が利く ( 目利き)」という表現がある。英語にもhe has a good eye という表現があり、意味は日本語同様「目が利く」である。
　嗅覚と視覚は、ほぼ同様に重要視されていることになる。
　ところが、聴覚や味覚にはこのような表現は見られない。聴覚や味覚は、触覚を含めた五感の中では従属的な存在に位置づけられているのかもしれない。
　では、生物はいつから「におい」を感じる機能を身に付けたのか? 定かではないが、嗅覚受容体の起源はカンブリア紀の脊索動物の共通祖先までたどる事ができる、という説が有力であるようで、だとすれば約5 億年にわたり生物は嗅覚を維持し、進化させてきたことになる。
　これは嗅覚によりにおいを感じることが、種の継続 ( 食料を確実に手に入れ、かつ自己に危害を与える敵を察知する。さらには自己の分身を生み出すためのパートナーを見つけるなど) に欠かせないものであるということの表れであろう。
　一方、視覚の起源もカンブリア紀にさかのぼるようで、人類 ( ホモサピエンス) が誕生するよりはるか以前のカンブリア紀が今の我々にとっても重要な時期であったのだと改めて感じさせられる。
　ところで、におい細胞の数は動物によって差があり、人間が約500 万個であるのに対し、ハト600 万個、ウサギ5 千万 ~ 1 億個、イヌでは1 ~ 2 億個、といわれている。私たちは他の動物と比してにおいによる危険察知能力が劣っていると見ることもできる。
　 　つまり、その機能不足を補うためにもガスセンサは社会生活に必須の技術であり、製品であるということをしっかり受け止めなくてはならない。ましてや現状を見れば、視覚を補う技術であるCMOS/CCD カメラの市場規模は、30 億台を超えており、ガスセンサはこれに劣後している状態。一刻も早く視覚センサを凌駕する普及に努めなくてはならない。
　本研究会で開示、議論される多くの技術成果は、それを補い、より安全で安心なライフスタイルを担保することに資するものとして位置づけされるのではないか、と私は考えている。
　アカデミアが明らかにするサイエンスを産業界は貪欲に取り入れ、テクノロジとしての実用化に向けた、切磋琢磨が繰り広げられることが望まれる。本研究会がその中心的存在として成長することを強く願っている。

To Japanese Contents　／　To English Contents

トピックス

Amperometric gas sensors have been widely used for industrial purposes and environmental monitoring for the detection of carbon monoxide, hydrogen sulfide, chlorine, and some other gases. Sensors need high sensitivity and selectivity in the practical usage. To enhance these sensor characteristics, studies have been made to improve the electrode catalysis, reaction properties of gas permeable membrane electrode and electrolytic solution for sensors.

To Japanese Contents　／　To English Contents

We have studied several sensing methods by electrochemical1-3), electrogenerated chemiluminescence4, 5) and surface plasmon resonance6-9) techniques utilizing surface sciences for biomolecular determination. For examples, we discovered that quaternary ammoniums can be used as a luminophore coreactant for electrogenerated chemiluminescence (ECL) by alkylthiolation. Trimethylammonium-ethanethiol is very useful as a luminophore coreactant because the strongest emission yet reported was observed in a low concentration region. This is because their bi-functional properties include both surface accumulation and luminescence acceleration. We further reported an ECL based enzyme linked immunosorbent assay (ELISA) using products from the enzymatic reaction of a labeled antibody as the ECL coreactant. This is advantageous for the direct labeling of coreactants to an antibody since we can greatly enhance the signal by enzymatic amplification. As a result, the combination of ELISA and ECL detection has the advantage of achieving a high signal-to-noise ratio and this allowed us to measure trace level tumor necrosis factor-α and DNA methylation. We also developed the sequence-selective ELISA-like discrimination of the DNA methylation status10, 11). This was achieved by bulge-specific antibody recognition with respect to methylcytosine employing the free rotation of methylcytosine in a DNA bulge region resulting from the single bond between deoxyribose and phosphate in a DNA chain. The proposed assay allows us to determine whether or not the target cytosine is methylated with a single base level without being affected by the cytosine methylation status in the nontarget region. Moreover, a high sequence-specificity was achieved in genomic DNA samples without any conventional bisulfite treatment, polymerase chain reaction or electrophoresis. We then achieved the fastest DNA methylation assessment yet reported using microfluidic based surface plasmon resonance detection12). This was mainly because there was no need for conventional bisulfite treatment, which generally requires an overnight reaction in an acidic condition. Other advantages of the proposed method are its small equipment, ease of handling (two injections of DNA and antibody), simple microfluidics design, the lack of a need for a methylation-sensitive enzyme, and a neutral buffer condition through the assay.

To Japanese Contents　／　To English Contents