2022 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of cellular responses induced by low-dose cold atmosphereic pressure plasma irradiation
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21H01074
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
栗田 弘史 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70512177)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 大気圧プラズマ / プラズマ生物応用 / プラズマ医療 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大気圧プラズマの医療や農業への応用が盛んに研究されている中で、本研究課題はその学術基盤の一端を担うべく大気圧低温プラズマ照射に対する細胞応答機構の解明を試みている。研究代表者は、プラズマ照射の安全性の観点からも重要なDNAへの影響に注目しており、さらなる解析を進めている。
2021年度までにプラズマ照射による塩基修飾 (8-オキソグアニン：8-oxoG)について解析し、ゲノムDNAに生じた8-oxoGがプラズマ照射後に修復されること、また、これまでに解析例がほとんどないミトコンドリアDNAについても解析した結果、ゲノムDNAだけでなくミトコンドリアDNAにも塩基修飾が生じることが示された。2022年度はこれらの結果をまとめて学術論文として報告した。さらに、核膜で覆われたDNAに塩基修飾がプラズマ照射によって生じているならば、核外にも存在するRNAに塩基修飾が生じていると考えて解析した結果、RNAにも塩基修飾が生じることが示された。2022年度は、細胞内のどのRNAが損傷を受けているか明らかにすべく詳細な解析に向けた実験系構築が進んだ。
また、大気圧低温プラズマ照射は細胞内の活性酸素レベルを増強し、上記の核酸損傷を誘発していると考えられるが、細胞内の活性酸素レベルが増大するメカニズムについて検討を始めた。細胞周辺の溶液にプラズマ照射によって活性酸素が生成し、これが細胞内に侵入していると考えられるが、細胞膜を介して侵入しているとすれば細胞膜上に可逆的な細孔が形成されていると考えたが、さまざまなトレーサーを用いて検討した結果、本研究でのプラズマ照射では細孔形成は生じないことが示唆された。
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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
研究開始当初の計画通り、細胞内の核酸塩基修飾を解析する実験系を確立し、プラズマ照射とDNA損傷の関連を解析した。RNA損傷については、研究手法や知見が十分に確立されていないが、プラズマ照射によってRNAにも損傷が生じることが示唆され、詳細な解析を可能にする実験系構築が進んだ。また、プラズマ照射によって生じる細胞内活性酸素レベル上昇機構の解明に向けた実験に着手し、核酸損傷を誘発するメカニズムの解明が期待される。以上を勘案し、おおむね順調に進行していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度の課題であったDNA塩基修飾の修復反応については、修復酵素の同定に至らなかったので引き続き解析を試みる。RNA損傷については、細胞内には多種多様なRNAが存在するため、どのRNAがどのような損傷を受けているのか詳細に調べ、細胞応答との関連を明らかにする切り口としたい。この実験系を応用して未知の損傷が起きているかを計測することができると考えられ、網羅的解析も検討する。
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