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你以为鼻子只能用来闻花香、嗅美食？有没有想过有一天，用它来治疗糖尿病？近日，汉王科技智能感知实验室联合国际团队在国际顶尖期刊《Journal of Medicinal Chemistry》发表重磅成果——他们破解了人类嗅觉受体OR1A1的 “激活密码”，不仅为理解嗅觉原理打开新窗口，更让OR1A1作为代谢疾病治疗靶点的潜力浮出水面。这一研究不仅深化了对嗅觉受体的理解，还为用气味分子治疗糖尿病、脂肪肝等代谢疾病提供了创新方向。
揭开嗅觉受体OR1A1的“超能力”
人的鼻子有大约400种“气味传感器”，也就是嗅觉受体（olfactory receptors，OR）。人类嗅觉感知依赖于这些嗅觉受体的组合编码响应机制。嗅觉受体是G蛋白偶联受体家族的重要成员，是一类主要在鼻上皮嗅觉感觉神经元中表达的跨膜蛋白，介导气味向大脑传递实时感觉信号而产生嗅觉。近年来研究发现，嗅觉受体也可在鼻腔以外的组织或器官中表达，且与多种生物过程密切相关，如精子趋化性、伤口愈合、糖脂代谢及肠道分泌等。此外，嗅觉受体还与前列腺癌、乳腺癌及结直肠癌等多种恶性肿瘤关系密切。
TIPS：什么是OR1A1？
OR1A1是人类嗅觉受体家族中的典型代表，在鼻腔中负责识别特定气味分子。研究发现OR1A1还可以在肝脏中参与脂肪代谢调控，在肠道中还能刺激胰岛素分泌，是连接嗅觉系统与代谢调控的重要桥梁。
图1 嗅觉受体在人体其他组织及器官中的分布 (Drew L., Nature, 2022)
让嗅觉受体乖乖听话的“定制小分子”
嗅觉受体就像一把锁，而气味分子是钥匙，但这把锁很 “挑剔”，只偏爱特定的分子构象。科学家们在研究中脑洞大开设计并合成了多种以单、双、三乙炔为间隔基的线性分子，包括酮、醇、醚类化合物，来探索人类OR1A1嗅觉受体的激动剂需求。
图2 分子设计策略与功效检测原理
研究发现，具有芳基间隔基的双乙炔分子表现尤为突出，堪称OR1A1受体的"超级钥匙"。其中，双乙炔酮类化合物和芳基双乙炔醇不仅能高效激活OR1A1受体，还展现出显著的手性选择性——特别是仲芳基双乙炔醇的(R)-对映体，其激动活性最为突出，显示出最强的受体激活能力。通过分子对接和动力学模拟，团队还解析了这些分子与OR1A1结合的"原子级画面"，找到了驱动结合的关键氨基酸。
图3 线性分子与OR1A1的响应情况及分子动力学模拟结合自由能
图4 线性分子与OR1A1的结合模式分析
“嗅觉分子锁”，探索疾病预警之道
这项研究不仅为代谢疾病药物开发开辟了新路径，更叩开了疾病早期预警的大门。依托全球规模最大的1500余种嗅觉受体细胞库，研究团队将通过高通量筛选和生物信息学分析，系统解析嗅觉受体与癌症、糖尿病、阿尔茨海默症等重大疾病的内在关联，绘制精细的"嗅觉受体-疾病分子图谱"。这些天然的生物传感器将成为监测人体健康的"智能哨兵"，实现"闻香识健康"的突破性应用。
与此同时，团队正着力推动"AI+嗅觉"的跨界融合创新。通过机器学习算法深度解析嗅觉受体信号，将实验筛选与计算预测有机融合。这项技术不久将在精准医疗、公共卫生监测、食品工程及香精香料研发等领域实现规模化应用，开启智能嗅觉的新时代。
汉王科技股份有限公司智能感知实验室：汉王科技股份有限公司于2017年成立智能感知实验室，专注于机器嗅觉技术的前沿研发。目前，研究团队共39人，硕士及以上学历占77%。汉王以多学科融合创新为引擎，自主研发出AI+嗅觉识别技术，开创了气味感知新纪元。该技术通过构建仿生嗅觉细胞感知矩阵，实现了对气味分子的快速响应与数字化解析，其核心算法可精准模拟嗅觉受体蛋白的识别机制。在产业化应用层面，可为食品工业提供精准化质控体系，赋能香精香料行业实现嗅觉量化表征，构建医疗VOCs标志物快速筛查网络，同时为公共安全领域打造痕量危险品嗅探预警系统等。这项兼具生物启发式创新与工程化落地能力的技术突破，力争为更多行业带来前所未有的发展机遇。
