2021 Fiscal Year Research-status Report
Numerical modelling on biochemical reactions and cell dynamics induced by cold atmospheric plasmas
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19K03813
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| Research Institution | Seikei University |
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Principal Investigator |
村上 朝之 成蹊大学, 理工学部, 教授 (20323818)
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2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | プラズマ医療 / 数理モデリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、数理モデリングを手段とし、低温大気圧プラズマによって誘起される生化学反応および細胞挙動を定量的に解明することを目的とする。特にプラズマ照射に起因した (1) 活性酸素窒素種の導入が細胞呼吸・エネルギー代謝等の生命維持機能に及ぼす影響、(2) 活性酸素窒素種の導入が誘発する細胞死挙動、および (3) これらの挙動を司るシグナル伝達機能を解明する。さらに、これらの単一細胞レベルの知見を踏まえ ④ 群体レベルとして現れる細胞挙動を明らかにする。低温大気圧プラズマの生体医療応用研究が進展しつつある一方、プラズマが誘起する生理学的プロセスの体系的知見は未だ得られておらず、これを解明する本研究の推進は極めて重要な意義を持つといえる。
令和3年度は、単一細胞内の生理化学反応をモデル化し、活性酸素種が細胞死を誘導する機構の解明を目的とした数値シミュレーションを行った。ここでは、特に、外因性刺激が細胞内に取り込まれるプロセス・通常のミトコンドリア機能が阻害されるプロセス・ミトコンドリアからサイトプラズマへとシトクロムCが放出されるプロセス・シトクロムC放出カスケードに従いシステインプロテアーゼ（カスパーゼ 3, 8, 9 系列）が活性化されるプロセスに注目し、プラズマ由来の活性酸素種が細胞死（アポトーシス）を誘導するシグナル伝達経路を明らかにした。
以上の成果に基づき、原著学術論文 1編、国際会議招待講演 1件、国際会議講演 4件、国内会議招待講演 1件、国内会議講演 8件の業績を得た。
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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
当初の計画に従い、単一細胞を対象とした数理モデリングの構築が進んでおり、この知見を原著学術論文として出版することができた。また、国内会議を中心として成果公表の機会も増えている。今後、滞り気味である国際的な共同研究の再加速に向けて力を注ぎ、さらなる原著学術論文の投稿ならびに国際会議招待講演を行うなどの効果的な成果発表を行っていく。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度は、単一細胞レベルの反応モデルのさらなる拡充を行うとともに、その知見を活かし、多数の細胞の群体レベルとして現れる細胞挙動を明らかにする数理モデリングを開発する。特に、細胞性免疫の主役となる白血球の動的挙動、すなわち遊走・貪食に注目し、これがプラズマ照射によって被る影響についての知見を得ることを目的とする。
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| Causes of Carryover |
理由：2020年初頭からつづく新型コロナウィルス感染症に起因したイレギュラーな国際国内社会情勢となり、特に国際共同研究の遂行が容易ではなくなったため。
使用計画：研究方針を大幅に変更する予定はなく、理論モデルの構築・数値シミュレーションを主体とした研究を遂行する。ただし、国際研究協力および国際会議などの成果公表の方法・内容・予算執行時期等については諸事情を鑑みつつ柔軟に考える。
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Research Products
(16 results)
