Chemical Sensors
Vol. 32, No.3 (2016)

巻頭言

　「化学センサ誌」編集委員長の矢吹聡一先生から巻頭言執筆の打診をいただき、僭越ながら筆を執らせていただいた。せっかくの機会なので、思いつくまま、研究に関して最近思うことを書かせていただくことにする。
　世の中にはさまざまなタイプの研究者がいる。本研究会の会員の方々も、さまざまな立場で研究に携わっておられることと思う。研究者を音楽家に例えるなら、各自が役割を分担してシンフォニーを奏でるオーケストラの楽団員やそれを束ねる指揮者、数名でグループを組み息の合ったハーモニーを奏でるアンサンブル奏者、自身の技術向上をひたすら追求するソリストのような研究者など・・・。いずれにしても、研究分野の発展のために重要なポイントは、さまざまなタイプの研究者がさまざまな形態の成果 （特許、学会発表、研究論文、実用化など）を絶やすことなく公表し続けていくことだと思う。私は、1992 年から埼玉工業大学でバイオセンサの研究を続けているが、学部生中心の小規模な大学で、基本的に1 人で研究室を運営する立場から、私なりの研究の醍醐味を紹介したい。
1.　遊びのセンス （興味本位のテーマ設定）
　会社や組織の中で研究に携わっておられる方々からはお叱りを受けるかもしれないが、私が現在の環境で研究を続けていくためのモチベーションは、“遊び心”である。簡単にいうと、“楽しいと思えることをやる” である。私は薬学出身で生命現象に興味があり、幼少期は昆虫採集や生き物の飼育が大好きであった。現在取り組んでいるバイオセンサに関する研究でも、自然現象を明らかにする自然科学の要素はたくさんある。私自身は、タンパク質に代表されるバイオ分子の働きに“神秘的な魅力”を感じる。例えば、酵素反応や抗原抗体反応など、教科書でさらりと説明されている自然現象も、分子の形や動きを想像しながら、何故？　どうやって？　と考えてみると、実は不思議でわからないことだらけであるように思う。バイオセンサ研究では、バイオ分子を固定化したり電圧を加えたり・・・、本来細胞内で働いているバイオ分子の側からすればずいぶん迷惑な話である。（バイオ分子を地球人、研究者を宇宙人に置き換えて考えるなら、地球人が宇宙人にさらわれて異次元の世界で勝手な人体実験を敢行されているようなものである。）そんな無茶苦茶な環境におかれたらバイオ分子はいったいどのように振る舞うのだろうか？などと想像してみると、小さな研究室でも情熱をもって取り組める面白い研究テーマは、身近なところにいくつも転がっているような気がするのである。
2．芸術性 （研究者の“感性”が反映されるオンリーワンの研究）
　大学での自由な研究の最終成果を学術論文と考えるなら、論理的思考力や創造力だけでなく、”感性”や”想像力”も、オンリーワンの研究を完成させるために不可欠な要素だと思う。テーマ設定、実験指導、データ解析、論文執筆など、1 つの学術論文を完成させるだけでも、さまざまな要素があり、これらをほぼ1人で行う環境であれば、なおさら研究者の感性や個性が結果に大きく反映されることになる。だからこそ完成作品（学術論文）を手にしたときの喜びには、画家、音楽家、作家など、オンリーワンの作品に情熱をささげる芸術家が味わう達成感や満足感に共通する部分が数多くあるのではないだろうか。
　以上、勝手な考えを書かせていただいたが、大学という狭い世界しか知らない、世間知らずの戯言として読み流していただければ幸いである。

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トピックス

Organ and human models exhibiting physiologically relevant responses identical to those of their corresponding to original organs/whole bodies are required for the accurate prediction of human pharmacokinetics in the field of drug discovery and development. To obtain physiologically relevant information in vitro, we have investigated two culture systems. One is the new static culture method using culture plates with direct oxygen supply to cells through a bottom substrate made from gas permeable materials and another is the perfusion co-culture method using the microfluidic device technology to mimic multiple tissue/organ interactions. In the former, the direct oxygen supply to hepatocytes with high drug metabolizing capacity and oxygen consumption rate allowed enhancement of their hepatic functions due to the increase in aerobic glycolysis, compared with conventional tissue culture plates. In the latter, organ-derived and target cells were separately cultured in each small chamber of microfluidic co-culture devices under continuous perfusion of medium containing a toxic chemical or anti-cancer drug. Those cytotoxicity and/or pharmacological effect for target cells depended on functions of organ-derived cells, such as intestine barrier and liver detoxification functions. Such improved biological information might be reflected in vivo. Thus, the present culture systems would hold the possibility of achieving high performance bioassays for not only drug discovery and development but also prognosis prediction. In addition, we also described current issues for practical application of our culture systems.

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Innovative odorant sensing technology is demanded for a safety and security in our life and an improvement of the life quality, including food administration, risk management, and disease diagnosis by the odor. Insects are equipped with sophisticated olfactory mechanism, starting with odorant receptors, to enable them to selectively and sensitively detect various types of odorants. Therefore, focusing on insect odorant receptors, we have established a methodology for novel cell-based odorant sensor with high sensitivity and selectivity. First, by using silkmoth pheromone receptors and calcium indicator protein, we established a basic technology for creating Sf21 cell lines that detect odorants by increasing their fluorescence intensity, demonstrating that the cell lines are available as odorant sensor elements with high sensitivity and selectivity. In addition, the cell lines detected pheromone components without variable over at least 2 months, thereby overcoming the short life span of biosensors for practical use. Next, by using the same method as that used with the pheromone receptors, we developed Sf21 cell lines expressing odorant receptors from the fruit fly, Drosophila melanogaster , which were specific to a general odorant. We demonstrated that the cell line can also specifically detect the general odorant at ppb scale. Finally, we developed an odorant sensor with an array of four cell lines to discriminate four target odorants as the pattern of fluorescence intensity change. These results show that our proposed methodology provides an innovative platform to develop novel odorant sensors for detecting various types of odorants with high sensitivity and selectivity.

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