2019 Fiscal Year Annual Research Report
Plasma Biochemistry and Metabolic Profiles of Cells Interacted with Non-thermal Plasmas
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17H02805
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
石川 健治 九州大学, プラズマナノ界面工学センター, 特任教授 (60417384)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | プラズマ医療 / メタボローム / 代謝 / 生体分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
放電プラズマを生体に作用させ，ヒト細胞への抗腫瘍効果や農産物の成長促進，酵素活性といった生物学より，医学的ならびに農学的な応用が盛んに見いだされているにもかかわらず，バイオプラズマ応用でのプラズマと生体との相互作用については未知であり，その解明が急務である．研究実施者は，プラズマで生成するイオン，ラジカル，光といった個々の反応種の作用を，実時間にその場で観察してプラズマと生体との相互作用の解明に取り組んできた．本研究では，プラズマが作用した生体内でのフリーラジカルの挙動が細胞内化学反応（代謝）の変動に与える影響について調べ，その代謝変動を初めて明らかとすることができた．生体内代謝物をキャピラリー電気泳動質量分析検出による解析を進めてきた．本研究では，（１）プラズマと液体との相互作用の理解を含め，プラズマが液相で合成する化学種のうち代謝影響をもたらす候補有機物質を各種分析手法で進めた．生体内エネルギー代謝系やアミノ酸・拡散合成系に焦点をおき，生体代謝物変動に及ぶプラズマ影響についてプロファイルできた．（２）プラズマ代謝経路マップを作成し，細胞内酵素反応をプラズマ刺激を入力とし，それに対する細胞システムの応答として捉まえ，プラズマ作用の候補物質の作用，機能を解析することができた．プラズマと有機物の反応を解析するため，核磁気共鳴法をもちいてプラズマが影響し，細胞内で変動する代謝物総体の一部をプロファイルする手法を生み出した．（３）プラズマによる代謝の制御についても取り組み，代謝機能を制御する方法の確立に取り組んだ．自然物と人工物の融合利用に向けたプラズマ生物科学が創成された．
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Oxidative stress-dependent and -independent death of glioblastoma cells induced by non-thermal plasma-exposed solutions2019
Author(s)
Hiromasa Tanaka, Masaaki Mizuno, Yuko Katsumata, Kenji Ishikawa, Hiroki Kondo, Hiroshi Hashizume, Yasumasa Okazaki, Shinya Toyokuni, Kae Nakamura, Nobuhisa Yoshikawa, Hiroaki Kajiyama, Fumitaka Kikkawa, and Masaru Hori
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 9
Pages: 13657
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Germination kinetics of plasma-activated seeds of lettuce lactuca sativa2020
Author(s)
Kenji Ishikawa, Ryoya Sato, Kayo Matsuo, Hayate Tanaka, Masaya Hiromatsu, Ryo Arita, Tomoaki Yoshida, Pankaj Attri, Kunihiro Kamataki, Naho Itagaki, Daisuke Yamashita, Kazunori Koga, and Masaharu Shiratani
Organizer
ISPlasma2010/IC-PLANTS2020, Nagoya, Japan
Int'l Joint Research
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[Presentation] Non-Equilibrium Atmospheric Pressure Plasma-Activated Organic Solutions2020
Author(s)
Yang Liu, Kenji Ishikawa, Hiromasa Tanaka, Hiroshi Hashizume, Fumitaka Kikkawa, Kae Nakamura, Masaaki Mizuno, Shinya Toyokuni, and Masaru Hori
Organizer
ISPlasma2010/IC-PLANTS2020, Nagoya, Japan
Int'l Joint Research
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[Presentation] Plasma-Activated Medium Induced Oxidative Stress-Dependent Cell Death on Glioblastoma Cells2020
Author(s)
Masaru Hori, Hiromasa Tanaka, Masaaki Mizuno, Kenji Ishikawa, Kae Nakamura, Nobuhisa Yoshikawa, Hiroaki Kajiyama, Yasumasa Okazaki, Shinya Toyokuni and Fumitaka Kikkawa
Organizer
ISPlasma2010/IC-PLANTS2020, Nagoya, Japan
Int'l Joint Research
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[Presentation] Extracellular Flux Analysis of Mitochondrial Stress on HeLa Cells in Plasma Activated Ringer’s Lactate Solution (PAL)2020
Author(s)
Shogo Maeda, Hiromasa Tanaka, Kae Nakamura, Hiroshi Hashizume, Kenji Ishikawa, Kinji Ohno, Mikako Ito, Masaaki Mizuno, Fumitaka Kikkawa and Masaru Hori
Organizer
ISPlasma2010/IC-PLANTS2020, Nagoya, Japan
Int'l Joint Research
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[Presentation] プラズマ誘起有機酸の前駆体が拓く超バイオ機能2019
Author(s)
石川 健治, 橋爪 博司, 田中 宏昌, 吉武 淳, 柴田 貴広, 小鹿一, 伊藤 昌文, 古閑 一憲, 白谷 正治, 豊國 伸哉, 吉川 史隆, 水野 正明, 堀 勝
Organizer
秋季応用物理学会（北海道大学）
Invited
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[Presentation] Gene expression dynamics of glioblastoma cells in plasma-activated medium and plasma-activated Ringer’s lactate solution2019
Author(s)
Hiromasa Tanaka, Masaru Hori, Masaaki Mizuno, Kenji Ishikawa, H. Kondo, H. Hashizume, T. Tsutsumi, K. Nakamura, N. Yoshikawa, H. Kajiyama, Shinya Toyokuni, and Fumitaka Kikkawa
Organizer
24th International Symposium on Plasma Chemistry (ISPC24)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Differences of intracellular molecular mechanisms of cell death between plasmaactivated medium-treated glioblastoma cells and plasma-activated Ringer’s lactate solution-treated glioblastoma cells2019
Author(s)
Hiromasa Tanaka, Masaaki Mizuno, Yuko Katsumata, Kenji Ishikawa, Hiroki Kondo, Hiroshi Hashizume, Shinya Toyokuni, Kae Nakamura, Nobuhisa Yoshikawa, Hiroaki Kajiyama, Fumitaka Kikkawa, Masaru Hori
Organizer
XXXIV International Conference on Phenomena in Ionized Gases (XXXIV ICPIG) and the 10th International Conference on Reactive Plasmas (ICRP-10)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Yield improvement of rice plants with cold plasma treatment in paddy field during cultivation2019
Author(s)
Hiroshi Hashizume, Hidemi Kitano, Genki Yuasa, Satoe Tohno, Hiromasa Tanaka, Kenji Ishikawa, Shogo Matsumoto, Hitoshi Sakakibara, Susumu Nikawa, Masayoshi Maeshima, Masaaki Mizuno, and Masaru Hori
Organizer
Asian-European International Conference on Plasma Surface Engineering (AEPSE)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Gene expression analyses revealed the differences of intracellular molecular mechanisms of PAM- and PAL-induced cell death2019
Author(s)
Hiromasa Tanaka, Masaaki Mizuno, Yuko Katsumata, Kenji Ishikawa, Hiroki Kondo, Hiroshi Hashizume, Yasumasa Okazaki, Shinya Toyokuni, Kae Nakamura, Nobuhisa Yoshikawa, Hiroaki Kajiyama, Fumitaka Kikkawa, and Masaru Hori
Organizer
Asian-European International Conference on Plasma Surface Engineering (AEPSE)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Non-thermal plasma as a powerful tool to synthesize bio-effective materials in solutions2019
Author(s)
Hiromasa Tanaka, Masaaki Mizuno, Kenji Ishikawa, Hiroki Kondo, Hiroshi Hashizume, Yasumasa Okazaki, Shinya Toyokuni, Kae Nakamura, Nobuhisa Yoshikawa, Hiroaki Kajiyama, Fumitaka Kikkawa, and Masaru Hori
Organizer
Material Research Meeting (MRM) 2019 (Yokohama)
Int'l Joint Research
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