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2016 Fiscal Year Research-status Report

カーボンナノチューブと低温プラズマの融合による新規治療法の開発

Research Project

Project/Area Number 16K15257
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

豊國 伸哉  名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (90252460)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Keywordsカーボンナノチューブ / 低温プラズマ / 医療応用 / 鉄 / 中皮腫 / キレート / オートファジー
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、カーボンナノチューブと低温プラズマを融合させた新規治療法の開発を目的として、今年度は培養細胞レベルの実験を施行した。Met5A中皮細胞株の可溶化物を使用して、中皮腫発がん性の証明された多層カーボンナノチューブ(NT50)と発がん性のないことが証明された多層カーボンナノチューブ(NTtngl)がそれぞれ特異的に吸着するタンパク質をマススペクトメトリーにより網羅的に同定した。2種類のカーボンナノチューブに特異的に吸着するタンパク質を多数同定できたが、両者に共通するタンパク質としてヘモグロビン、ヒストン、トランスフェリンが得られた。このうち、ヘモグロビンとヒストンはアスベスト繊維に特異的に吸着するタンパク質としてすでに知られていた。Met5A中皮細胞のカーボンナノチューブ取り込みの解析においてはNT50のみが効率的に取り込まれ、しかもヘモグロビンあるいはトランスフェリンで前処理をした繊維が有意に多く取り込まれ、同時に細胞内の触媒性2価鉄量も有意に増加した。この現象は、コメットアッセイによるDNA傷害と比例関係を示した。低温プラズマ照射に関しては、線維芽細胞と悪性中皮腫細胞を比較すると抗がん剤シスプラチンへの感受性に有意差はないにもかかわらず、低温プラズマへの感受性は悪性中皮種細胞において有意に高いことが判明した。低温プラズマの作用は、クエン酸アンモニア鉄を付加した処理で感受性が増加し、鉄除去性キレート剤デスフェラールの処理により感受性が減少することが判明し、細胞内の鉄が低温プラズマへの細胞の感受性を決定する重要因子であることが明らかとなった。そして、低温プラズマにより細胞死に至る過程で、オートファジーが関与していることが判明した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

カーボンナノチューブに関しては、特異的吸着タンパク質の同定を行うことができ、また、低温プラズマに関してはその作用機構として細胞内の触媒性2価鉄が重要な因子であり、中途でオートファジーが関与することがわかるなど、当初の計画以上に進展している。

Strategy for Future Research Activity

研究は当初の予定通りに進行している。平成29年度は、細胞株に対してカーボンナノチューブと低温プラズマを同時に負荷する実験を施行する。また、動物モデルによる実験を行う。

  • Research Products

    (7 results)

All 2017 2016 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Role of hemoglobin and transferrin in multi-wall carbon nanotube-induced mesothelial injury and carcinogenesis.2016

    • Author(s)
      Wang Y, Okazaki Y, Shi L, Kohda H, Tanaka M, Taki K, Nishioka T, Hirayama T, Nagasawa H, Yamashita Y, Toyokuni S.
    • Journal Title

      Cancer Science

      Volume: 107 Pages: 250-257

    • DOI

      10.1111/cas.12865.

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Contrasting intra- and extracellular distribution of catalytic ferrous iron in ovalbumin-induced peritonitis.2016

    • Author(s)
      Ito F, Nishiyama T, Shi L, Mori M, Hirayama T, Nagasawa H, Yasui H and Toyokuni S.
    • Journal Title

      Biochemical Biophysical Research Communications

      Volume: 476 Pages: 600-606

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2016.06.003.

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] The effect of aqueous plasma therapy targeting for occult peritonela metastasis of ovarian cancer.2017

    • Author(s)
      Kajiyama H, Utsumi F, Nakamura K, Yang P, Tanaka H, Toyokuni S, Hori M and Kikkawa F.
    • Organizer
      The 1st International Conference on Plasma Medical Science Innovation.
    • Place of Presentation
      名古屋大学、愛知県名古屋市
    • Year and Date
      2017-02-27 – 2017-02-28
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Plenary Lecture: Chemical reaction mechanism in non-thermal plasma from the viewpoint of oxidative stress toward biological applications.2017

    • Author(s)
      Toyokuni S.
    • Organizer
      XVth Annual Meeting of SFRR-India 2017: Advanced oxidative stress research for health benefits and well-beings
    • Place of Presentation
      Mumbai, India
    • Year and Date
      2017-01-09 – 2017-01-12
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Chemical reaction mechanism in non-thermal plasma from the viewppoit of oxidative stress toward clinical cancer applications.2016

    • Author(s)
      Toyokuni S, Shi L, Ito F, Okazaki Y, Toyokuni S.
    • Organizer
      SfRBM/SFRRI 2016; SFRRI’s 18th Biennial Meeting
    • Place of Presentation
      San Francisco, CA, USA
    • Year and Date
      2016-11-16 – 2016-11-19
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Plenary lecture 1: Insights into chemical reaction mechanism in plasma medicine from the viewpoint of oxidative stress.2016

    • Author(s)
      Toyokuni S.
    • Organizer
      6th International Conference on Plasma Medicine.
    • Place of Presentation
      Bratislava, Slovakia
    • Year and Date
      2016-09-04 – 2016-09-09
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] 生体反応病理学・分子病理診断学

    • URL

      https://www.med.nagoya-u.ac.jp/medical_J/laboratory/basic-med/pathology/pathology1/

URL: 

Published: 2018-01-16  

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