20050512 鼻子有靈性
鼻子有靈性理解鼻腔中數百個受體如何解碼數百萬種不同氣味，正引領我們為身體建立更全面的防護機制
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2005年5月12日||閱讀時間4分鐘
鼻子有靈性這事兒早不是新聞。但紐約哥倫比亞大學分子生物學家理查德·阿克塞爾與西雅圖哈欽森癌症研究中心的琳達·巴克，因揭開嗅覺運作奧秘，共同榮獲2004年諾貝爾生理學或醫學獎。在他們發現基因與氣味受體的一對一連結，並繪製出數百個受體如何辨識龐大化學氣味譜系的解碼機制前，嗅覺始終是未解之謎。
在五感之中，嗅覺肩負著尤為嚴苛的任務。視覺與聽覺運作於明確界定的光譜範圍；觸覺感知物體的質感與溫度；而味覺——除主要辨識酸甜之外——實則多仰賴嗅覺完成。
然而鼻腔必須從無數空氣中的氣味中辨別隨機差異，並將其精準傳遞至大腦。氣味化學物質並無連續性規律可循，差異往往細微難辨。舉例而言，微調一顆散發梨香的分子，便能轉化為香蕉氣息。
當化學分子進入鼻腔，便會尋至黏膜層內嵌的特殊受體。首個揭露嗅覺藍圖的生物——大鼠，仰賴逾1,200種受體運作。人類則由350種活性受體把守，每種受體皆由單一基因所生成。另有600個嗅覺「假基因」已不再編碼受體，這是人類對嗅覺依賴度降低的演化結果。總計而言，嗅覺基因約佔人類基因組的3%，遠高於其他感官所需的基因數量——視覺僅需3個基因，味覺需29個基因，足見嗅覺辨識的複雜挑戰。
要理解受體如何區分丁香花香、蘋果派氣息與酸奶或清潔劑氣味，不妨將受體想像成由350個字母組成的字母表。每種化學物質會觸發多種受體，組合出的不同氣味便形成獨特氣味。巴克博士指出，經計算可知，人類嗅覺系統具備偵測環境中十萬種以上化學氣味的豐沛能力。氣味受體觸發神經衝動，將訊號傳遞至嗅球，再由嗅球通知大腦中與氣味連結原始維度的區域。正如小說家伊塔洛·卡爾維諾所言：「食物與非食物；我們的洞穴與敵人的洞穴；危險——萬物皆先經鼻腔感知，萬物皆存於鼻腔，世界即為鼻腔。」
掌控氣味的分子密碼尚未揭示：究竟是哪種受體對陳年紅酒、異國香水或戈迪瓦巧克力產生反應
破解氣味的分子密碼仍未揭示：究竟是哪種受體對陳年紅酒、異國香水或戈迪瓦巧克力產生反應。迄今科學家僅確認了少數幾種關聯。因此，觸感與嗅覺交織的芳香療法，仍待全面的分子解析。
但更關鍵的在於：嗅覺感官神經元與人體所有細胞皆運用「G蛋白偶聯受體」（GPCRs）。哥倫比亞大學的阿克塞爾博士指出：「同一分子家族負責大腦與其他器官系統的化學通訊。」若要他人行動，你必須揮手或呼喊。要使鼻腔或其他部位的受體細胞產生反應，必須調整其對血清素或多巴胺等神經傳導物質的氣味敏感度。
基於這項原理，麻州波士頓的康普利斯製藥公司正研發一款鼻噴劑，旨在阻斷食物誘人香氣以吸引減重者。不過該噴劑仍需通過臨床試驗，方能登上藥妝店貨架。
作為自然界偵測環境化學物質的首選途徑，GPCR可能成為加速藥物研發的關鍵。目前僅有極少數已知GPCR能提供藥物，其年銷售額卻超過300億美元。在紐約，森蒂根生物科學公司正鎖定未知的「孤兒受體」，這些受體似乎能為這家初創企業帶來豐厚的治療效益與財務回報。身為森蒂根首席科學顧問的阿克塞爾博士，將「去孤兒化」稱為嗅覺研究最令人振奮的商業應用。
預測化學交互作用對新藥與改良藥物的成功至關重要。據Sentigen執行長約瑟夫·帕加諾表示，該公司研發出可同步檢測所有標靶已知GPCR藥物交叉反應性的方法——相較逐一測試，此流程效率大幅提升。
若通過此類測試，由去孤兒化GPCR衍生的藥物將為現有療法療效不彰或反應難以預測的病患帶來最大希望，例如中風、神經炎症及焦慮症患者。
憑藉哥倫比亞大學阿克塞爾博士實驗室的技術授權，森蒂根正積極拓展害蟲防治與國土安全領域的應用。尤其在反恐戰爭中，該公司受託研究犬隻偵測爆炸物的原理——未來或許能將此能力植入電腦晶片。
森蒂根研究副總裁凱文·李描繪了合成警犬的願景：這種警犬能始終保持最高效率運作。儘管獲得多個政府機構兩年共160萬美元資助，要打造出具備犬類嗅覺同等靈敏度、多功能性及化學感知範圍的晶片，仍是艱鉅挑戰。
目前氣味受體尚無法在活細胞外運作。但若阿克塞爾博士的理念得以實現，局面將徹底改變。他援引詩人威廉·布萊克的話說：「身為科學家，我們正在開創前人未曾理解的領域。那些已被證實的事物，曾經也只是想像。」若果真如此，這場嗅覺探索或許終將有所收穫。
S.L.明茨是駐紐約的藝術與科學專欄作家。
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