2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of "super-bio-functions" by plasma-activated biological substances
| Project/Area Number |
19H05462
|
|---|
| Research Institution | Nagoya University |
|---|
Principal Investigator |
堀 勝 名古屋大学, 低温プラズマ科学研究センター, 教授 (80242824)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
梶山 広明 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (00345886)
伊藤 昌文 名城大学, 理工学部, 教授 (10232472)
片岡 洋祐 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (40291033)
松本 省吾 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (90241489)
豊國 伸哉 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (90252460)
古閑 一憲 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (90315127) [Withdrawn]
白谷 正治 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (90206293)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-23 – 2024-03-31
|
| Keywords | 低温プラズマ / プラズマ活性溶液 / プラズマ活性乳酸リンゲル液 / プラズマ医療 / プラズマ農業 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
我々は、これまでにNMRやLC-MS/MSの実験手法を用いて、プラズマ活性乳酸リンゲル液（PAL）の主成分として、酢酸、ギ酸、ピルビン酸、2,3-ジメチル酒石酸、グリオキシル 酸を同定し、2,3-ジメチル酒石酸は正常細胞に対してがん細胞を選択的に殺傷することやグリオキシル酸はがん細胞に対しても正常細胞に対しても細胞毒性を示すことを見出していたが、令和4年度には更に、NMR、ESR、GC-MS、LC-MS/MSなどを駆使して、それらの有機物がどのような反応機構により生成されるのかを明らかにし専門雑誌Plasma Processes and Polymersに論文を公表した。更に完全閉鎖系で様々な条件で作製したPALの詳細なLC-MS/MSを用いた解析により、新たなPALの成分として酢酸エチル（EA）、グリセリン酸（GA）、トリカルバリル酸（TCA）が同定され、EAとGAとTCAを組み合わせ的に処理することにより、MCF10A正常乳腺上皮細胞に対してMCF7乳がん細胞を選択的に殺傷することが分かった（論文投稿中）。プラズマ活性酢酸リンゲル液に関する成分解析を行い、その成果をまとめた論文が2023年4月3日にFree Radical Researchに受理された。また九州大学との共同研究によりPALの遺伝毒性を評価することにより細胞毒性を示すが遺伝毒性を示さないPALの作製に成功し、専門雑誌Genes and Environmentに論文公表した。また、これまでの積年の成果をまとめ、“Radical-controlled plasma process”と題した120ページにわたる大作レビュー論文をReviews of Modern Plasma Physicsに掲載した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初計画していた、プラズマ活性溶液内に生成されるプラズマ誘起活性物質の同定は順調に進められ、いくつかの論文公表に至った上に、更に様々なプラズマ誘 起活性物質が同定されており、期待通りの成果が挙げられていると言える。また、令和4年度中に“Radical-controlled plasma process”と題した120ページ近くにわたるレビュー論文がReviews of Modern Plasma Physicsに掲載されたり、”The 2022 Plasma Roadmap: low temperature plasma science and technology”と題した低温プラズマ科学技術に関する国際共著論文が公表されたりと、本特別推進研究プロジェクトを含むこれまでの成果の総まとめと位置付けられる大作を公表した。また、これまでの低温プラズマ分野への貢献が認められ、内閣府より令和4年度秋の紫綬褒章を受章した。更には国際会議The 11th International Conference on Reactive Plasmasにて、Reactive Plasma Awardを受賞するなど本特別推進研究プロジェクトを含む生涯研究の成果が認められる受賞があった。以上の成果により、当初の計画以 上に進展していると言える。
|
| Strategy for Future Research Activity |
本プロジェクトでは、閉鎖系で厳密制御して作製したPALに関して、NMRやLC-MS/MSを駆使してPAL中に生成する特に有機化合物を明らかにすることを主要な目的の１つとしており、2,3-ジメチル酒石酸は単一で選択的殺傷効果を示す成分として同定されたが、それ以外にも選択的殺傷効果を示す化合物が存在すると考えていたところ、令和4年度にPAL中の新たな成分のEAとGAとTCAの組み合わせ的な効果による選択的殺傷効果を見出した。今後、これらの物質が選択的殺傷効果を及ぼす細胞内分子機構を解明したいと考えている。一方で、網羅的な遺伝子発現解析、シグナル伝達ネットワークの解析、メタボローム解析により、統一的な細胞内分子機構の解明を行うことを１つ のゴールとしており、今年度までに膨大なデータを蓄積している。今後、これらの膨大なデータから生成された仮設のフォローアップ実験を行うことにより、PALによる細胞内分子機構を次々と明らかにしたいと考えている。また、引き続きNMRやLC-MS/MSによるプラズマ活性溶液内の成分の同定も進め、岐阜薬科大学などとの連携によりプラズマファーマシーの学理を確立する。更に、マウスやラットを用いた動物実験やイチゴやイネなどの植物を使った実験により低温プラズマが個体に与える影響の分子機構の解明や低温プラズマが免疫系を活性化する機構の解明を進めることにより、個体レベルでの統一的な分子機構の解明も目指す。
|
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Journal Article] The 2022 Plasma Roadmap: low temperature plasma science and technology2022
Author(s)
Adamovich I,Agarwal S,Ahedo E,Alves LL,Baalrud S,Babaeva N,Bogaerts A,Bourdon A,Bruggeman PJ,Canal C,Choi E H,Coulombe S,Donko Z,Graves DB,Hamaguchi S,Hegemann D,Hori M et al
-
Journal Title
Journal of Physics D: Applied Physics
Volume: 55
Pages: 373001～373001
DOI
Open Access
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] Cold plasma treatment during cultivation affects flesh firmness of strawberry fruits2023
Author(s)
Hiroshi Hashizume, Kohei Nakano, Kaoru Sanda, Akiko Abe, Hiroko Mizuno, Manasikan Thammawong, Camelia Miron, Nikolay Britun, Teruaki Shimazu, Hiromasa Tanaka, and Masaru Hori.
Organizer
ISPlasma2023 / IC-PLANTS2023
Int'l Joint Research
-
[Presentation] Control of generating white core in grains of brewer’s rice cultivar with direct plasma irradiation to spikelet after flowering2023
Author(s)
Hiroshi Hashizume, Hidemi Kitano, Hiroko Mizuno, Akiko Abe, Kaoru Sanda, Shih-Nan Hsiao, Genki Yuasa, Satoe Tohno, Hiromasa Tanaka, Kenji Ishikawa, Shogo Matsumoto, Hitoshi Sakakibara, Yuji Hirosue , Masayoshi Maeshima, Masaaki Mizuno, and Masaru Hori.
Organizer
ISPlasma2023 / IC-PLANTS2023
Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] Effectiveness of Plasma Treatment for Various Rice Cultivation2022
Author(s)
Hiroshi Hashizume, Hidemi Kitano, Hiroko Mizuno, Akiko Abe, Kaoru Sanda, Genki Yuasa, Satoe Tohno, Hiromasa Tanaka, Kenji Ishikawa, Shogo Matsumoto, Hitoshi Sakakibara, Susumu Nikawa, Masayoshi Maeshima, Masaaki Mizuno, Masaru Hori
Organizer
9th International Conference on Plasma Medicine (ICPM9)
Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
-
[Presentation] Comprehensive analysis of gene expression in PAL-treated glioblastoma cells2022
Author(s)
Hiromasa Tanaka, Masaaki Mizuno, Ayako Tanaka, Yuki Shibata, Kenji Ishikawa, Hiroki Kondo, Hiroshi Hashizume, Camelia Miron, Yasumasa Okazaki, Shinya Toyokuni, Kae Nakamura, Hiroaki Kajiyama, Fumitaka Kikkawa, Masaru Hori
Organizer
11th International Conference on Reactive Plasmas/2022 Gaseous Electronics Conference (ICRP-11/GEC2022)
Int'l Joint Research
-
[Presentation] Various approaches of cold plasma treatment to brewer’s rice plant for improvement of grain quality2022
Author(s)
Hiroshi Hashizume, Hidemi Kitano, Hiroko Mizuno, Akiko Abe, Kaoru Sanda, Genki Yuasa, Satoe Tohno, Shih-Nan Hsiao, Hiromasa Tanaka, Kenji Ishikawa, Shogo Matsumoto, Hitoshi Sakakibara, Yoji Hirosue, Masayoshi Maeshima, Masaaki Mizuno, Masaru Hori
Organizer
11th International Conference on Reactive Plasmas/2022 Gaseous Electronics Conference (ICRP-11/GEC2022)
Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
