プラズマとプリオン病原体のナノ粒子・構造体相互作用

• Project Area: Creation of Science of Plasma Nano-Interface Interactions
• Project/Area Number: 24110717
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: University of the Ryukyus
• Principal Investigator: 作道 章一 琉球大学, 医学部, 准教授 (10397672)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000); Fiscal Year 2013: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2012: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
• Keywords: プリオン / プラズマ / ウイルス / 不活化 / 滅菌 / 殺菌 / 消毒 / ナノ界面 / プラズマ・核融合 / 感染症 / 衛生 / 医療・福祉

Research Abstract

医療器具を介した感染が院内感染の主要部分を占めるなか、高圧蒸気滅菌などの既存の滅菌方法では、医療器具や機器は処理に耐えられないことが問題とされている。近年これらの機材に対応可能な過酸化水素ガスプラズマ滅菌方法が提案されているが、毒性残留物（過酸化水素）の危険性などが指摘され始めている。さらに細菌由来のエンドトキシンの残留は、発熱などの症状を引き起こすが、過酸化水素ガスプラズマ滅菌ではエンドトキシンには効果がないと報告されている。一方で、ウイルスやプリオンに対するプラズマの効果については、ほとんど明らかになっていない。そこで、本研究では、プラズマ処理後のサンプル変化の生化学的解析を行うことで、ガスプラズマとプリオン病原体やウイルスとのナノサイズで起こる相互作用について調べた。
本年度は、窒素ガスプラズマ処理後のプリオンの性質を調べるため、PMCA解析とマウスバイオアッセイにより解析を行った。その結果、窒素ガスプラズマ処理(1.5kpps)により15分以内にプリオンの試験管内増殖能力が低下し、30分でプリオンの感染性が低下することが明らかとなった。一方、インフルエンザウイルスは5分以内に検出限界以下にまで感染性が低下し、不活化された。窒素ガスプラズマの発生時には、熱、紫外線、酸化ストレス発生が起きていることが確認されている。インフルエンザウイルスの場合、窒素ガスプラズマ処理による不活化メカニズムとしては、酸化ストレス（過酸化水素関連物質）が最も寄与しているとの結果が得られた。プリオンについては不活化に寄与している因子は現在のところ明らかとなっておらず、この3因子のうちどれがプリオンの試験管内増殖能や感染性の低下に貢献しているのか今後解析が必要である。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] 2 gas plasma inactivates influenza virus mediated by oxidative stress (2014)
  • Author(s): Sakudo A, Misawa T, Shimizu N, Imanishi Y
  • Journal Title: Frontiers in Bioscience Volume: 6 Pages: 69-79
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 「医療関連感染と制御」講座：「プリオン(感染性因子)」 (2014)
  • Author(s): 作道章一
  • Journal Title: 防菌防黴 Volume: in press
• [Journal Article] Proteolysis of abnormal prion protein with a thermostable protease from Thermococcus kodakarensis KOD1 (2014)
  • Author(s): Koga Y, Tanaka SI, Sakudo A, Tobiume M, Aranishi M, Hirata A, Takano K, Ikuta K
  • Journal Title: Appl Microbiol Biotechnol Volume: in press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] プラズマ修飾ナノ微粒子のバイオ・医療応用 (2013)
  • Author(s): 永津雅章、楊恩波、張晗、作道章一、生田和良
  • Journal Title: 表面科学(Journal of the surface science society of Japan) Volume: 34 Pages: 535-540
  • NAID: 10031202797
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] N2 gas plasma inactivates influenza virus by inducing changes in viral surface morphology, protein and genomic RNA (2013)
  • Author(s): Sakudo A, Shimizu N, Imanishi Y, Ikuta K
  • Journal Title: BioMed Res Int Volume: 2013 Pages: 694269-694269
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sterilization mechanism of nitrogen gas plasma: Induction of secondary structure change in protein (2013)
  • Author(s): Sakudo A, Higa M, Maeda K, Shimizu N, Imanishi Y, Shintani H
  • Journal Title: Microbiol Immunol Volume: 57 Pages: 536-542
  • NAID: 40019719196
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 慢性消耗病 (2013)
  • Author(s): 作道章一, 小野寺節
  • Journal Title: Clinical Neuroscience（臨床神経科学） Volume: 31 Pages: 1032-1034
• [Journal Article] Intestinal transmission of prion proteins and role of exosomes in enterocytes (2013)
  • Author(s): Ano Y, Sakudo A, Uraki R, Kono J, Yukawa M, Onodera T
  • Journal Title: Food Safety Volume: 1 Pages: 2013005-2013005
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Enzymatic activity of a subtilisin homolog, TK-SP, from Thermococcus kodakarensis in detergents and its ability to degrade the abnormal prion protein (2013)
  • Author(s): Hirata A, Hori Y, Koga Y, Okada J, Sakudo A, Ikuta K, Kanaya S, Takano K
  • Journal Title: BMC biotechnol Volume: 13 Pages: 19-19
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bovine Spongiform Encephalopathy (BSE) (2013)
  • Author(s): Sakudo A, Onodera T
  • Journal Title: MANUAL OF SECURITY SENSITIVE MICROBES AND TOXINS (Edited by Dongyou Liu)", TAYLOR FRANCIS Volume: 印刷中
• [Journal Article] The role of microglia in oxidative toxicity associated with encephalomycarditis virus infection in the central nervous system (2012)
  • Author(s): Ano Y, Sakudo A, Onodera T
  • Journal Title: Int J Mol Sci Volume: 13 Pages: 7365-7374
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The 5’ flanking region and intron1 of the bovine prion protein gene (PRNP) are responsible for negative feedback regulation of the prion protein (2012)
  • Author(s): Xue G, Aida Y, Onodera T, Sakudo A,
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 7
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Penetration of Infectious Prion Protein in the Intestine During the Lactation Period (2012)
  • Author(s): Uraki R, Sakudo A, Ano Y, Kono J, Yukawa M, Zanusso G, Toniolo A, Onodera T,
  • Journal Title: Mini-Rev Org Chem Volume: 9 Pages: 27-30
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 遅発性感染症に関する研究とフランス国立ヒト遺伝研究所訪問 (2012)
  • Author(s): 小野寺節、作道章一
  • Journal Title: 日仏生物学会誌（Bulletin de la Societe Franco-Japonaise de Biologie） Volume: 52 Pages: 73-80
• [Presentation] Simulation Study of Virus Concentration Using Plasma-functionalized Graphite-encapsulated Magnetic Nanoparticles with Biotin-Avidin System (2014)
  • Author(s): Anchu Viswan, Han Chou, Akikazu Sakudo, Masaaki Nagatsu
  • Organizer: 5th International Conference on Plasma Medicine (ICPM5)
  • Place of Presentation: Nara
• [Presentation] 窒素ガスプラズマ処理がプリオン病原体に与える影響の解析 (2014)
  • Author(s): 作道 章一, 清水 尚博 , 今西 雄一郎
  • Organizer: 第89回日本医療機器学会大会
  • Place of Presentation: Niigata
• [Presentation] ガスプラズマによる近赤外光の発生 (2013)
  • Author(s): 作道章一、大城佑馬、林信哉
  • Organizer: 第28回近赤外フォーラム
  • Place of Presentation: 沖縄
  • Year and Date: 2013-03-06
• [Presentation] Changes in the components of enveloped and non-enveloped viruses after treatment with N2 gas plasma (2013)
  • Author(s): Akikazu Sakudo, Naohiro Shimizu, Yuichiro Imanishi
  • Organizer: ISPlasma2013
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2013-01-28
• [Presentation] Inhibition of in vitro prion replication by N2 gas plasma (2013)
  • Author(s): Akikazu Sakudo, Naohiro Shimizu, Yuichiro Imanishi
  • Organizer: ISPlasma2013
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2013-01-28
• [Presentation] 窒素ガスプラズマによるアスペルギルス不活化のメカニズム (2013)
  • Author(s): 大城佑馬，上原匠平，清水尚博，今西雄一郎，作道章一
  • Organizer: 第30回プラズマプロセシング研究会(SPP-30)
  • Place of Presentation: 静岡
  • Year and Date: 2013-01-21
• [Presentation] 静電誘導(SI)サイリスタ電源を用いた窒素ガスプラズマのアスペルギルスに与える影響の解析 (2013)
  • Author(s): 上原匠平，大城佑馬，岸本英樹，清水尚博，今西雄一郎，作道章一
  • Organizer: 第30回プラズマプロセシング研究会(SPP-30)
  • Place of Presentation: 静岡
  • Year and Date: 2013-01-21
• [Presentation] Inhibition of protein misfolding cyclic amplification of prion by N2 gas plasma (2013)
  • Author(s): Akikazu Sakudo, Naohiro Shimizu, Yuichiro Imanishi
  • Organizer: SPSM26
  • Place of Presentation: Fukuoka
• [Presentation] 「プラズマのウイルス学領域への利用」 (2013)
  • Author(s): 作道章一
  • Organizer: 「ナノ界面プラズマプロセスとその医療・バイオ応用に関する研究会」主催：文部科学省科学研究費補助金 新学術領域研究, 「プラズマとナノ界面の相互作用に関する学術基盤の創成」
  • Place of Presentation: Tokyo
  • Invited
• [Presentation] 窒素ガスプラズマによるアデノウイルスの不活化 (2013)
  • Author(s): 中内 華, 岸本 英樹, 玉城 英連, 茂野 悟, 清水 尚博, 今西 雄一郎, 作道 章一
  • Organizer: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: Kyoto
• [Presentation] 静電誘導(SI)サイリスタ電源を用いた窒素ガスプラズマのRSウイルスに与える影響の解析 (2013)
  • Author(s): 玉城英連, 中内華, 清水尚博, 今西雄一郎, 作道章一
  • Organizer: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: Kyoto
• [Presentation] 窒素ガスプラズマによるプリオン病原体の試験管内増殖能低下 (2013)
  • Author(s): 作道 章一，三沢 達也, 清水 尚博, 今西 雄一郎
  • Organizer: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: Kyoto
• [Presentation] 静電誘導(SI)サイリスタ電源を用いた窒素ガスプラズマの細菌芽胞成分に与える影響の解析と医療応用 (2012)
  • Author(s): 今村 理香、大城 春奈、清水 尚博、今西 雄一郎、作道 章一
  • Organizer: 応用物理学会九州支部学術講演会
  • Place of Presentation: 佐賀
  • Year and Date: 2012-12-01
• [Presentation] 窒素ガスプラズマによる細菌芽胞不活化のメカニズム (2012)
  • Author(s): 大城 春奈、今村 理香、清水 尚博、今西 雄一郎、作道 章一
  • Organizer: 応用物理学会九州支部学術講演会
  • Place of Presentation: 佐賀
  • Year and Date: 2012-12-01
• [Presentation] ガスプラズマを用いた農産物の殺菌・消毒法の開発 (2012)
  • Author(s): 作道章一、柳生義人、西岡輝美、高井雄一郎、三沢達也
  • Organizer: アグリビジネス創出フェア２０１２
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2012-11-14
• [Presentation] ガスプラズマによるウイルス不活化効果の解析 (2012)
  • Author(s): 作道 章一
  • Organizer: 日本ウイルス学会学術集会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2012-11-13
• [Presentation] Degradation of Aflatoxin B1 by N2 gas plasma (2012)
  • Author(s): Akikazu Sakudo, Naohiro Shimizu, Yuichiro Imanishi
  • Organizer: APCPSTSPSM2012
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2012-10-02
• [Presentation] Immobilization of biomolecules onto magnetic nanoparticles functionalized by RF plasma for high efficient virus capturing system (2012)
  • Author(s): Masaaki Nagatsu, Enbo Yang, Shun Tsumura, Makoto Ogata, Enoch Y. Park, Akihisa Ogino, Akikazu Sakudo
  • Organizer: APCPSTSPSM2012
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2012-10-02
• [Presentation] ガスプラズマによるインフルエンザウイルス不活化メカニズムの解析 (2012)
  • Author(s): 作道 章一，林 信哉, 三沢 達也, 清水 尚博, 今西 雄一郎
  • Organizer: 第73回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 松山
  • Year and Date: 2012-09-11
• [Presentation] ガスプラズマを用いた農産物の殺菌・消毒法の開発 (2012)
  • Author(s): 柳生義人、作道章一、三沢達也、西岡輝美、高井雄一郎
  • Organizer: 国際食品工業展アカデミックプラザ2012
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2012-06-05
• [Presentation] Interactions between N2 gas plasma and influenza virus (2012)
  • Author(s): Akikazu Sakudo, Nobuya Hayashi, Noohiro Shimizu, Yuichiro Imanishi, Hideharu Shintani
  • Organizer: 2012 MRS Spring Meeting Exhibit
  • Place of Presentation: サンフランシスコ
  • Year and Date: 2012-04-09
• [Book] 「免疫測定法の基礎と応用」 第II編 新時代の免疫測定法, 9.食品の安全に貢献する免疫測定法, 9.2プリオン (2014)
  • Author(s): 作道章一
  • Publisher: 講談社サイエンティフィク
• [Book] Bovine Spongiform Encephalopathy, in "MANUAL OF SECURITY SENSITIVE MICROBES AND TOXINS (Edited by Dongyou Liu)" (2014)
  • Author(s): Sakudo A, Onodera T
  • Publisher: TAYLOR & FRANCIS
• [Book] ガスプラズマを用いた農産物の殺菌技術 (2013)
  • Author(s): 柳生義人, 作道章一, 三沢達也, 西岡輝美, 高井雄一郎
  • Publisher: 株式会社エヌ・ティー・エス
• [Book] Effect of microglial inflammation in prion disease, Prions: Current Progress in Advanced Research (2013)
  • Author(s): Ano Y, Sakudo A, Onodera T
  • Publisher: Caister Academic Press
• [Book] Introduction, Prions: Current Progress in Advanced Research (2013)
  • Author(s): Onodera T, Sakudo A
  • Publisher: Caister Academic Press
• [Book] Function of cellular prion protein, Prions: Current Progress in Advanced Research (2013)
  • Author(s): Onodera T, Sugiura K, Matsuda S, Sakudo A
  • Publisher: Caister Academic Press
• [Book] Prion protein and the family members, Doppel and Shadoo, Prions: Current Progress in Advanced Research (2013)
  • Author(s): Sakudo A
  • Publisher: Caister Academic Press
• [Book] CWD and other prion diseases, Prions: Current Progress in Advanced Research (2013)
  • Author(s): Sakudo A
  • Publisher: Caister Academic Press
• [Book] Prions: Current Progress in Advanced Research (2013)
  • Author(s): Akikazu Sakudo, Takashi Onodera
  • Total Pages: 140
  • Publisher: Horizon Scientific Press
• [Book] 食・健康の高安全化 －殺菌、滅菌、消毒、不活化、有害物除去技術－ (2012)
  • Author(s): 作道章一
  • Total Pages: 524
  • Publisher: サイエンス＆テクノロジー株式会社
• [Remarks] 琉球大学医学部保健学科生体代謝学分野ホームページ
  • URL: http://cellmetab.exblog.jp/