2014 Fiscal Year Annual Research Report
プラズマ医療のための気相・表界面反応ダイナミクスの計測と体系化
Project Area | Plasma medical innovation |
Project/Area Number |
24108002
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Research Institution | Nagoya University |
Principal Investigator |
堀 勝 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80242824)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴置 保雄 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10115587)
加藤 昌志 名古屋大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (10281073)
秋山 真一 名古屋大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (20500010)
平松 美根男 名城大学, 理工学部, 教授 (50199098)
近藤 博基 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50345930)
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Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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Keywords | プラズマ / ラジカル / 液中プラズマ / システムバイオロジー / メラノーマ |
Outline of Annual Research Achievements |
①超高電子密度大気圧プラズマ(NEAPP)の気相・液相計測と表界面反応の解明:研究代表者は、AC励起NEAPPジェットを細胞培養液に照射して、プラズマ活性溶液(PAM)の生成機構を解明している。雰囲気ガスの巻き込みによる気相中活性種をレーザー誘起蛍光分光(LIF)法によるOHラジカルの空間分布計測で行い、液相内のH2O2など活性種の生成機構について重要な知見を得た。A01節原班、A02池原班、A03平田班、田中班らとの共同研究で異なる構造のプラズマ源のプラズマパラメータや気相活性種の計測を進めた。液相中の活性種についても、スピントラップ電子スピン共鳴(ESR)法、化学プローブ法、イオンクロマトグラフィーの計測を公募近藤班や分担研究者らと行い、PAM内に窒酸化物が特徴的に生成することが分かった。 ②NEAPP及びPAMの医療応用と細胞内分子機構の解明:A03吉川班との共同研究により、NEAPPの直接照射により起こるDNA酸化損傷や脂質過酸化の照射時間依存性が計測された。公募足立班との共同研究により、PAMがA549肺腺癌細胞においてはカスパーゼ非依存的アポトーシスを誘導することが分かった。研究分担者との共同研究により、NEAPPの直接照射により良性メラノーマ腫瘍が悪性に転化するときに遺伝子発現が増大するサイクリン遺伝子やメタロプロテアーゼ遺伝子の発現を抑えられることが分かった。名古屋大学医学部との共同研究により、(消化器外科)PAMが胃がん細胞に対してもアポトーシスを誘導し、(医学部眼科)PAMがレーザーにより誘起された脈絡膜新生血管を抑制することが分かった。 ③バイオ材料の表面加工技術の開発:バイオ基材となるナノ材料などのパターン形成およびプラズマ表面化学修飾の効果の検討を進めた。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
①超高密度大気圧プラズマ(NEAPP)の気相・液相計測と表界面反応の解明:これまでに構築してきた医療プラズマ時空間粒子計測装置と生体表界面解析装置によって気相と液相ならびに生体表面の活性種生成とそれらの反応を体系的に解明するに至り、順調に進んでいる。特に異なる構造のプラズマ源の液相活性種の生成機構の相違について研究成果が進展した。 ②NEAPP及びプラズマ活性溶液(PAM)の医療応用と細胞内分子機構の解明:PAMを用いた医療応用が当初の予想以上に波及効果をもたらし、名古屋大学医学部や岐阜薬科大学との共同研究の成果が次々と論文としてまとめられ公表された。PAMによる脳腫瘍培養細胞の選択的殺傷効果とその細胞内分子機構についてPlasma Medicine誌に報告した論文はその雑誌内において最もダウンロードされた論文となり、また国際会議において、PAMに関するセクションが設けられた。プラズマあるいはPAMによりアポトーシスが起こる細胞内分子機構についても新しい知見が次々と得られており、我が国がプラズマがん治療の作用機序の解明を先導して行っていると言える。 ③バイオ材料の表面加工技術の開発:パターン形成基板上への細胞接着状態の特性把握を実施した。
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Strategy for Future Research Activity |
①超高電子密度大気圧プラズマ(NEAPP)の気相・液相計測と表界面反応の解明:平成27年度は引き続き、各種プラズマ装置から供給される気相活性種の時空間分布の計測とともに、それら測定データを元にしたラジカルと光の寄与についても分析を進める。液相反応活性種については、共同研究を進めて新たに計測手法を導入し未知の有機物などを探索する。液中反応を総括化学反応モデリング等により定量的な分析にも取り組み、生体表界面反応機構の解明を目指す。 ②NEAPP及びプラズマ活性溶液(PAM)の医療応用と細胞内分子機構の解明::引き続き、PAMの医療応用を拡げるために、国際会議等における波及活動と多くの共同研究の機会を得るように努める。細胞内分子機構においてはどのような分子が影響を受けるのかの知見が蓄積されてきたので、さまざまな細胞におけるさまざまな環境(プラズマ制御条件)におけるシグナリングネットワークの変化を解析することによりシステムとしての理解を目指す。これらのアプローチによりプラズマのがん細胞に対するアポトーシス誘導機構と選択的殺傷機構をより深淵かつ統括的に理解することを目指す。また殺傷と再生・増殖を制御するプラズマの条件を探索しその細胞内分子機構の解明を目指す。 ③バイオ材料の表面加工技術の開発:引き続き、プラズマプロセスされたバイオ基材への生体材料の接着効果を検証する。特に原子レベルでの表面化学修飾の効果の解明に注力する。
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[Journal Article] Copper oxide nanoparticles reduce vasculogenesis in transgenic zebrafish throufg down-regulation of VEGF expression and induction of apoptosis2015
Author(s)
J. Chang, G. Ichihara, Y. Shimada, S. Tada-Oikawa, J. Kuroyanagi, B. Zhang, Y. Suzuki, R. Sehsah, M. Kato, T. Tanaka, S. Ichihara
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Journal Title
J Nanosci Nanotechnol
Volume: 15
Pages: 2140-2147
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] A possible role of chenodeoxycholic acid and glycine-conjugated bile acids in fibrotic steatohepatitis in a dietary rat model2014
Author(s)
X. Jia, Y. Suzuki, H. Naito, H. Yetti, K. Kitamori, Y. Hayashi, R. Kaneko, M. Nomura, Y. Yamori, K. Zaitsu, M. Kato, A. Ishii, T. Nakajima
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Journal Title
Dig Dis Sci
Volume: 59
Pages: 1490-1501
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] The transcription factor IRF1 dictates the IL-21-dependent anticancer functions of TH9 cells2014
Author(s)
F. Vegran, H. Berger, R. Boidot, G. Mignot, M. Bruchard, M. Dosset, F. Chalmin, C. Rebe, V. Derangere, B. Ryffel, M. Kato, A. Prevost-Blondel, F. Ghiringhelli, L. Apetoh
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Journal Title
Nature Immunology
Volume: 15
Pages: 758-766
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Melanoma-Initiating Cells Exploit M2 Macrophage TGF2014
Author(s)
M. Tham, KW. Tan, J. Keeble, X. Wang, S. Hubert, L. Barron, NS. Tan, M. Kato, A. Prevost-Blondel, V. Angeli, J-P. Abastado
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Journal Title
Oncotarget
Volume: 5
Pages: 12027-12042
Peer Reviewed
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[Journal Article] Synergistic effect of exposure to zinc oxide nanoparticle on inflammatory response to bleomycin-induced pulmonary fibrosis in mice2014
Author(s)
W. Wu, G. Ichihara, N. Hashimoto, Y. Hasegawa, Y. Hayashi, S. Tada-Oikawa, Y. Suzuki, J. Chang, M. Kato, CN. D'Alessandro-Gabazza, EC. Gabazza, S. Ichihara
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Journal Title
Int J Mol Sci
Volume: 16
Pages: 660-676
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Discharge Characteristics of Atmospheric RF Plasma Jet2015
Author(s)
Giichiro Uchida, Kosuke Takenaka, Kazufumi Kawabata, Yuichi Setsuhara, Keigo Takeda, Kenji Ishikawa, Masaru Hori
Organizer
7th International Symposium on Advanced Plasma Science and Its Applications for Nitrides and Nanomaterials / 8th International Conference on Plasma Nanotechnology and Science
Place of Presentation
Nagoya
Year and Date
2015-03-30
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[Presentation] Chemical Analysis of Antitumor Effect of Plasma-Activated-Medium2015
Author(s)
Naoyuki Kurake, Hiromasa Tanaka, Kenji Ishikawa, Kae Nakamura, Hiriaki Kajiyama, Fumiaki Kikkawa, Takashi Kondo, Masaaki Mizuno, Keigo Takeda, Hiroki Kondo, Makoto Sekine, Masaru Hori
Organizer
7th International Symposium on Advanced Plasma Science and Its Applications for Nitrides and Nanomaterials / 8th International Conference on Plasma Nanotechnology and Science
Place of Presentation
Nagoya
Year and Date
2015-03-28
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[Presentation] Effects of long-lived reactive species in the Plasma-Activated-Medium2015
Author(s)
Naoyuki Kurake, Hiromasa Tanaka, Kenji Ishikawa, Kae Nakamura, Hiroaki Kajiyama, Fumitaka Kikkawa, Takashi Kondo, Masaaki Mizuno, Keigo Takeda, Hiroki Kondo, Makoto Sekine, and Masaru Hori
Organizer
The 2nd International Workshop on Plasma for Cancer Treatment
Place of Presentation
Nagoya
Year and Date
2015-03-16 – 2015-03-17
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[Presentation] Plasma-Biological Surface Interaction for Food Hygiene2014
Author(s)
Kenji Ishikawa, Hiroshi Hashizume, Takayuki Ohta, Masafumi Ito, Keigo Takeda, Hiromasa Tanaka, Hiroki Kondo, Makoto Sekine, and Masaru Hori
Organizer
E-MRS and MRS-J Joint Symposium, Frontier of Nano-Materials Bed on Advanced Plasma Technologies
Place of Presentation
Yokohama
Year and Date
2014-12-11
Invited
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[Presentation] Analyses of intracellular molecular mechanisms of cancer cell death in plasma-activated solutions2014
Author(s)
H. Tanaka, M. Mizuno, K. Ishikawa, K. Takeda, K. Nakamura, F. Utsumi, H. Kajiyama, H. Kano, Y. Okazaki, S. Toyokuni, S. Maruyama, F. Kikkawa, M. Hori
Organizer
2014 Material Research Society Fall Meeting & Exhibit
Place of Presentation
Boston, USA
Year and Date
2014-12-03
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[Presentation] Electron Spin Resonance Study of Plasma Activated Media (PAM)2014
Author(s)
M. Hori, N. Kurake, K. Ishikawa, H. Tanaka, T. Kondo, K. Nakamura, H. Kajiyama, F. Kikkawa, M. Mizuno, K. Takeda, H. Kondo and M. Sekine
Organizer
2014 Material Research Society Fall Meeting & Exhibit
Place of Presentation
Boston, USA
Year and Date
2014-12-03
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[Presentation] 大気圧プラズマを用いたがん治療とその細胞内分子機構の解明2014
Author(s)
田中 宏昌, 水野 正明, 石川 健治, 竹田 圭吾, 橋爪博司, 中村 香江, 内海 史, 梶山 広明, 加納 浩之, 岡崎 泰昌, 豊國 伸哉,丸山 彰一,小寺 泰弘, 吉川 史隆, 堀 勝
Organizer
第37回日本分子生物学会年会
Place of Presentation
横浜
Year and Date
2014-11-26
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[Presentation] 大気圧プラズマ照射培養液の抗腫瘍効果作用機序の解析2014
Author(s)
倉家尚之, 田中宏昌,石川健治,中村香江,梶山広明, 吉川史隆, 近藤隆, 水野正明, 竹田圭吾, 近藤博基,関根誠, 堀勝
Organizer
第75回応用物理学会秋季学術講演会
Place of Presentation
北海道
Year and Date
2014-09-20
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[Presentation] 大気圧プラズマ照射培養液の電子スピン共鳴(ESR)による解析2014
Author(s)
石川健治, 倉家尚之, 田中宏昌, 中村香江, 近藤隆, 梶山広明, 吉川史隆, 水野正明, 竹田圭吾,近藤博基, 関根誠, 堀勝
Organizer
第67回日本酸化ストレス学会学術集会
Place of Presentation
京都
Year and Date
2014-09-04
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[Presentation] DAWING OF PLASMA LIFE SCIENCES ~ DIAGNOSTICS AND CONTROL OF REACTIVE SPECIES IN PLASMA BIO PROCESSING ~2014
Author(s)
M. Hori, M. Tanaka, K. Ishikawa, H. Kondo, K. Takeda, M. Sekine, F. Kikkawa, K. Nakamura, H. kajiyama and M. Mizuno
Organizer
The 4th International Symposium for Plasma Biosciences
Place of Presentation
Delpino Resort, Sokcho, Gangwon-do, Korea
Year and Date
2014-08-18
Invited
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[Presentation] Interactions between Plasma and Biological Material: Analysis by Electron spin resonance (ESR) technique2014
Author(s)
Ishikawa Kenji, Hiromasa Tanaka, Keigo Takeda, Hiroshi Hashizume, Takayuki Ohta, Masafumi Ito, Hiroki Kondo, Makoto Sekine, Masaru Hori
Organizer
Plasma Processing Science (Gordon Research Conference)
Place of Presentation
Smithfield, RI, USA
Year and Date
2014-07-27 – 2014-08-01
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[Presentation] Plasma-Biological Material Interactions Studied by Employing Electron Spin Resonance (ESR) Technique2014
Author(s)
Kenji Ishikawa, Hiroshi Hashizume, Takayuki Ohta, Masafumi Ito, Hiromasa Tanaka, Keigo Takeda, Satomi Tajima, Hiroki Kondo, Makoto Sekine, and Masaru Hori
Organizer
The XXII Europhysics Conference on Atomic and Molecular Physics of Ionized Gases (ESCAMPIG)
Place of Presentation
Greifswald, Germany
Year and Date
2014-07-15 – 2014-07-19
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[Presentation] Chemical analysis of plasma-activated-medium for understanding mechanism of its antitumor effect2014
Author(s)
Naoyuki Kurake, Hiromasa Tanaka, Kenji Ishikawa, Kae Nakamura, Hiroaki Kajiyama, Fumiaki Kikkawa, Takashi Kondo, Masaaki Mizuno, Keigo Takeda, Hiroki Kondo, Makoto Sekine, and Masaru Hori
Organizer
19th Korea-Japan Workshop on Advanced Plasma Processes and Diagnostics & 6th Workshop for NU-SKKU Joint Institute for Plasma-Nano Materials
Place of Presentation
Gunsan, Korea
Year and Date
2014-07-06 – 2014-07-07
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[Presentation] Electron Spin Resonance Study of Plasma-Liquid Medium Interactions2014
Author(s)
Kenji Ishikawa, Naoyuki Kurake, Hiromasa Tanaka, Takashi Kondo, Kae Nakamura, Hiroaki Kajiyama, Fumitaka kikkawa, Masaaki Mizono, Keigo Takeda, Hiroki Kondo, Makoto Sekine, and Masaru Hori
Organizer
International Workshop on Diagnostics and Modelling for Plasma Medicine (DMPM2014)
Place of Presentation
Nara
Year and Date
2014-05-23
Invited
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[Presentation] Diagnostics of intercellular signaling systems of glioblastoma brain tumor cells treated with plasma-activated medium2014
Author(s)
Hiromasa Tanaka, Masaaki Mizuno, Kenji Ishikawa, Keigo Takeda, Kae Nakamura, Fumi Utsumi, Hiroaki Kajiyama, Hiroyuki Kano, Yasumasa Okazaki, Shinya Toyokuni, Shoichi Maruyama, Fumitaka Kikkawa, and Masaru Hori
Organizer
The 5th International Conference on Plasma Medicine (ICPM5)
Place of Presentation
Nara
Year and Date
2014-05-23
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[Presentation] Signaling circuits that are affected by plasma-activated medium in brain tumor cells2014
Author(s)
Hiromasa Tanaka, Masaaki Mizuno, Kenji Ishikawa, Keigo Takeda, Kae Nakamura, Fumi Utsumi, Hiroaki Kajiyama, Hiroyuki Kano, Yasumasa Okazaki, Shinya Toyokuni, Shoichi Maruyama, Fumitaka Kikkawa, and Masaru Hori
Organizer
The 5th International Conference on Plasma Medicine (ICPM5)
Place of Presentation
Nara
Year and Date
2014-05-20
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[Presentation] Electron Spin Resonance Study of Plasma-Activated-Medium2014
Author(s)
Kenji Ishikawa, Naoyuki Kurake, Hiromasa Tanaka, Takashi Kondo, Kae Nakamura, Hiroaki Kajiyama, Fumitaka Kikkawa, Masaaki Mizuno, Keigo Takeda, Hiroki Kondo, Makoto Sekine, and Masaru Hori
Organizer
The 5th International Conference on Plasma Medicine (ICPM5)
Place of Presentation
Nara
Year and Date
2014-05-17
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