2012 Fiscal Year Annual Research Report
生体界面プラズマ流の極限時空間制御による標的遺伝子群発現誘導機構
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24246034
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
佐藤 岳彦 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (10302225)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
城倉 浩平 信州大学, 医学部, 准教授 (30303473)
小原 拓 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (40211833)
金澤 誠司 大分大学, 工学部, 准教授 (70224574)
宮原 高志 静岡大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70239432)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | バイオ流体力学 / 自己保存プラズマ流 / 極微小時空間解析 / 細胞応答 / 遺伝子発現 |
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| Research Abstract |
本研究は，自己保存プラズマ流の極微小時空間制御により，細胞の標的遺伝子群の発現を誘導する手法の開発を目的とする．
平成24年度は，研究実施計画に従い，１．自己保存プラズマ流の生成制御装置の新規設計・製作，２．自己保存プラズマ流の化学的刺激の生成輸送解析，３．イオン・化学的活性種の刺激による遺伝子群の発現解析について取り組んだ．自己保存プラズマ流の発生制御装置については，第一段階である極短時間放電発生装置の作製を新規に購入し行った．装置は順調に稼働し，超高速度カメラとシャドウグラフ法を利用した極微小時空間分解能を有する可視化システムを構築し，自己保存プラズマ流を可視化した．この連続写真と高速オシロスコープと同期させ，プラズマ流の状態を精緻に把握することに成功し，微小な繰返し電流と共にストリーマが進展することを明らかにした．この成果は，Journal of Applied Physicsに掲載された．これにより，ストリーマ進展は電圧を適宜遮断することで制御できることを示した．また，水中プラズマ流発生に伴う気泡生成消滅と水素生成に強い相関があることを明らかにした．この成果は，Applied Physics Lettersに掲載された．プラズマ流のイオンや化学種がどのように生成されるかについても検証し，水中においては酸化還元電位が変化することを明らかにした．また，細胞をプラズマ照射培地へ暴露することにより，過酸化水素添加培地と異なる遺伝子応答が発現することを網羅的遺伝子解析により明らかにした．新たに導入したフローサイトメーターによる解析では，細胞のアポトーシス発現の経路としてミトコンドリアの傷害以外の経路の可能性が示された．これらの成果は，細胞制御法の開発に向けた重要な知見となった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
平成24年度に計画した，１．自己保存プラズマ流の生成制御装置の新規設計・製作，２．自己保存プラズマ流の化学的刺激の生成輸送解析，３．イオン・化学的活性種の刺激による遺伝子群の発現解析について概ね目標を達成している．これは，研究実績概要に記したように，自己保存プラズマ流の形成機構の解明や網羅的遺伝子解析によるプラズマ特有の細胞応答について発見したことによる．しかし，微細自己保存プラズマ流生成のため購入した電源が故障し，細胞照射用自己保存プラズマ流生成については未完成であったため，計画はやや遅れていると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成25年度では，微細自己保存プラズマ流の生成装置を完成させ，物理化学的な特性を明らかにし，細胞にどのように刺激を輸送するのかについて詳細に検証する．細胞膜輸送の解析について取り組み，化学的刺激に対する細胞膜輸送機構の解明を進める．学内合同分析施設の原子間力顕微鏡により細胞表面の構造変化を，現有設備の蛍光顕微鏡で細胞内部に起こる現象を観察し，網羅的遺伝子解析と統合することで細胞界面における膜輸送機構を明らかにする．これらの機構を理論的に検証するためのモデルの構築と高速演算装置を導入し数値解析を行う．（佐藤，小原，宮原）また，平成24年度に引き続き，自己保存プラズマ流の生成制御，化学的刺激の輸送機構，遺伝子群の発現解析を行う．（佐藤，城倉，金澤）
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