2014 Fiscal Year Annual Research Report
プラズマ・ナノマテリアル動態学の創成と安全安心医療科学の構築
| Project Area | Plasma medical innovation |
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| Project/Area Number |
24108009
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
田中 昭代 九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (10136484)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
後藤 昌昭 佐賀大学, 医学部, 教授 (10145211)
平田 美由紀 九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (30156674)
林 信哉 九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (40295019)
柳生 義人 佐世保工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (40435483)
板垣 奈穂 九州大学, システム情報科学研究科(研究院, 准教授 (60579100) [Withdrawn]
古閑 一憲 九州大学, システム情報科学研究科(研究院, 准教授 (90315127)
米須 章 琉球大学, 工学部, 教授 (90220764)
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| Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| Keywords | プラズマ / ナノマテリアル / 健康影響評価 / 体内動態 / 医療科学 / プラズマ照射水 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ナノマテリアルを動態解析に用いるために、液中プラズマを用いたInナノ粒子の大量合成について検討した。1次粒子の平均サイズが6nmのインジウムのナノ粒子の42mg/minの高速生成に成功した。生成されたインジウムナノ粒子をラットへ皮下投与を行い、体内動態について検討し、肝臓、腎臓、脾臓、膵臓、副腎、骨髄、大腿骨、脳、血液でインジウムが検出された。皮下組織に沈着したインジウムナノ粒子は毛細血管より吸収され、体内循環した後、各臓器に沈着することが明らかになった。
プラズマで発生した活性種の生体へのフラックスとドーズ量を簡単に評価する方法開発を行った。容易に計測可能な水のpHと発生したプラズマのエネルギー密度を照射した水の量で割った値が相関していることを明らかにし、測定が比較的容易なｐHを指標として、生体に対するプラズマの照射量を評価することが可能であることを示した。
ヒトではプラズマの皮膚照射が最も多い曝露形態であるので、実験動物を用いて大気圧トーチ型プラズマをマウス皮膚に照射し、皮膚病変について影響評価を行った。へアレスマウスおよびICRマウスの背部皮下に300秒/日、6日間プラズマ照射を行い、照射終了後、皮下組織の病理評価を行った。へアレスマウスおよびICRマウスの皮下では著明な病理学的変化は観察されなかった。大気圧トーチ型プラズマをICRマウスの腹腔内へ１回、３０秒照射し、空気照射群、対照群と体重変化、臓器障害について評価した。その結果、各群の腹腔内臓器の著名な病変は観察されなかった。
さらに、プラズマ照射の培養細胞に対する影響を検討するために、HeLa細胞等のヒトがん細胞にトーチ型プラズマ照射装置を用いてプラズマ照射を行った。その結果、プラズマ照射されたHeLa細胞等のヒトがん細胞において特異的な細胞死（細胞固定）を引き起すことが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
マクロ動態およびミクロ動態評価に提供するインジウムナノ粒子の大量生成法を確立し、プラズマで発生した活性種のフラックスとドーズ量の簡易評価法を開発した。
大量に生成されたインジウムナノ粒子をラットの皮下に投与し、体内臓器にインジウムナノ粒子が移行、沈着することを確認した。プラズマ照射による皮膚影響評価を行い、今回の３００秒×５回の照射では組織変化が発現しないことを示した。培養細胞へのプラズマ照射により徳的な細胞死を引き起こすことを明らかにした。
以上の成果より、当初の達成目標に概ね到達していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
サイズを制御したインジウムナノ粒子の大量生成法が確立したことによって、金、銀、プラチナ等の他の金属ナノ粒子の大量生成を行い、マクロ、ミクロ動態解析班に金属ナノ粒子を提供し、実験動物および培養細胞を用いた動態解析を行う。プラズマ照射水（PAM）の早期の臨床応用が期待されることから、早急なPAMの安全性評価が必要である。そこで、PAMを種々の投与経路で実験動物に投与し、影響評価を行う。
カイコへの影響評価に関して、カイコの呼吸量を考慮した上でのプラズマ照射時間の延長や放電ガス・放電条件・放電形態・照射方法などの変更を行い、引き続き、カイコ幼虫の生存率、成長速度、遺伝子発現の変動などについて評価解析を行う。
突然変異を簡便にモニターできる遺伝子改変マウス（rpsL-Tgマウス）を用いて、皮膚に対するプラズマ照射の遺伝毒性を評価する。rpsL-Tgマウスは突然変異検出のためのマーカー遺伝子として大腸菌rpsL遺伝子（リボソーム小サブユニットタンパク質S12をコードする遺伝子）を持つプラスミドがマウスゲノム中に約100コピー挿入されており、このマウスを実験に用いることにより生体で生じた突然変異を簡便に効率良く検出できる。また、野生型マウス以外に紫外線や酸化によるDNA損傷を修復する機構を欠損したXpa欠損マウスを用いることにより、プラズマ照射による突然変異誘発を鋭敏に検出できる可能性がある。野生型マウスのデータと併せて検討することにより、精度の高いリスク評価が可能になると考えられる。具体的には、野生型マウス [Xpa (+/+), rpsL (Tg/+)] およびXpa欠損マウス [Xpa (-/-), rpsL (Tg/+)] にプラズマおよび紫外線を照射し、未照射群と突然変異の出現頻度と種類を比較検討することにより、皮膚に対するプラズマ照射の遺伝毒性の有無を検討する。
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[Journal Article] DIF-1 inhibits tumor growth in vivo reducing phosphorylation of GSK-3b and expressions of cyclin D1 and TCF7L2 in cancer model mice2014
Author(s)
Fumi Takahashi-Yanaga, Tatsuya Yoshihara, Kentaro Jingushi, Kazuhiro Igawa, Katsuhiko Tomooka, Yutaka Watanabe, Sachio Morimoto, Yoshimichi Nakatsu, Teruhisa Tsuzuki, Yusaku Nakabeppu, and Toshiyuki Sasaguri
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Journal Title
Biochem. Pharmacol
Volume: 89
Pages: 340-348
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] DIF-1 inhibits tumor growth in vivo reducing phosphorylation of GSK-3 and expressions of cyclin D1 and TCF7L2 in cancer model mice2014
Author(s)
Takahashi-Yanaga, F., Yoshihara, T., Jingushi, K., Igawa, K., Tomooka, K., Watanabe, Y., Morimoto, S., Nakatsu, Y., Tsuzuki, T., Nakabeppu, Y. and Sasaguri, T
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Journal Title
Biochem. Pharmacol
Volume: 89
Pages: 340-348
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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