Development of a new approach for controlling drug-resistant oral cancers using APAM

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K10128
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 57060:Surgical dentistry-related
• Research Institution: Plasma ChemiBio Laboratory
• Principal Investigator: Suzuki Manami 一般社団法人プラズマ化学生物学研究所, 研究部, 研究員 (10842883)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ミトコンドリア / 酸化ストレス / 活性酸素 / 低温大気圧プラズマ / 扁平上皮癌

Outline of Final Research Achievements

Our findings indicate that cold atmospheric air plasma medium (APAM) has potent
anticancer activity in drug- and radiation-resistant squamous cell carcinoma,　including　oral cancers. This effect results from specific mitochondrial morphological changes in　which highly oxidative mitochondria asymmetrically gather at the peripheral area of　damaged nuclei, called MPMC.
Increased mitochondrial hydroxyl radicals, likely　through mitochondrial iron and hydrogen peroxide, lead to lipid peroxide production　and oxidized mitochondria. The　resulting closer location of such oxidative mitochondria　to the nucleus owing to MPMC could cause the nucleus injury.　The fact that MPMC　occurs explicitly in tumor cells suggests that this event plays a role in the tumor cell-specific APAM cytotoxicity.

Free Research Field

細胞生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の学術的意義は、空気プラズマが鉄依存性経路による細胞傷害を誘導し、この経路としてミトコンドリア動態変化を介する酸化型ミトコンドリアの細胞核への接近が関与することを初めて明らかにしたことである。この成果は、空気プラズマ照射液による腫瘍標的型治療の分子基盤を提供する。このミトコンドリアの形態変化は腫瘍選択的にみられたことから、ミトコンドリアの酸化ストレス誘導は腫瘍細胞選択的な細胞傷害のための有力な標的となることが期待される。