プラズマによるがん培養細胞の細胞死の細胞内分子機構の解明

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25870307
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 田中 宏昌 名古屋大学, 未来社会創造機構, 講師 (00508129)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: プラズマがん治療

Outline of Annual Research Achievements

名古屋大学プラズマナノ工学研究センターで独自に開発された超高電子密度大気圧プラズマを照射した培養液が脳腫瘍培養細胞にアポトーシスを誘導することを発見し、この培養液を「プラズマ活性培養液」と名付けた。プラズマ活性培養液が脳腫瘍培養細胞にアポトーシスを誘導する細胞内分子機構として、PI3K-AKTシグナル伝達経路とRAS-MAPKシグナル伝達経路を抑制すること、またプラズマ活性培養液が細胞内に活性酸素種（ROS）を上昇させることが関与していることを明らかにした。
多くの共同研究によりプラズマ活性溶液の医療応用の可能性が拡がった。例えば、産婦人科との共同研究によりプラズマ活性培養液は抗癌剤耐性卵巣がんにも抗腫瘍効果を発揮することを動物実験により実証し、産婦人科・消化器外科との共同研究によりがん性腹膜炎の治療にプラズマ活性溶液が期待できることが示された。更に眼科との共同研究により、プラズマ活性溶液はレーザーで誘起された脈絡膜新生血管を抑制し、加齢黄斑変性の治療にも有望であることが示された。
プラズマ活性溶液の論文はプラズマ医療科学の分野に大きな波及効果をもたらし、Plasma Medicine誌において「最もダウンロードされた論文」となった。またプラズマ医療関連の国際会議においてプラズマ活性溶液のセッションが設けられるようにもなった。研究期間全体を通じて、プラズマ活性溶液に関する10件の論文公表と9件の特許出願を行った。

Research Products

• [Journal Article] Plasma-activated medium-induced A549 cell injury by a spiral apoptotic cascade involving the mitochondrial-nuclear network and plasma membrane (2015)
  • Author(s): T. Adachi, H. Tanaka, S. Nonomura, H. Hara, S. I. Kondo, and M. Hori
  • Journal Title: Free Radical Biology & Medicine Volume: 79 Pages: 28-44
  • DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2014.11.014
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Plasma-activated medium suppresses choroidal neovascularization in mice: a new therapeutic concept for age-related macular degeneration (2015)
  • Author(s): F. Ye, H. Kaneko, Y. Nagasaka, R. Ijima, K. Nakamura, M. Nagaya, K. Takayama, H. Kajiyama, T. Senga, H. Tanaka, M. Mizuno, F. Kikkawa, M. Hori, H. Terasaki
  • Journal Title: Scientific Report Volume: 5 Pages: 1-7
  • DOI: 10.1038/srep07705.
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Cell survival and proliferation signaling pathways are downregulated by plasma-activated medium in glioblastoma brain tumor cells (2014)
  • Author(s): H. Tanaka, M. Mizuno, K. Ishikawa, K. Nakamura, F. Utsumi, H. Kajiyama, H. Kano, S. Maruyama, F. Kikkawa, M. Hori
  • Journal Title: Plasma Medicine Volume: 2 Pages: 207-220
  • DOI: 10.1615/PlasmaMed.2013008267
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Effectiveness of plasma treatment on gastric cancer cells (2014)
  • Author(s): K. Torii, S. Yamada, K. Nakamura, H. Tanaka, H. Kajiyama, K. Tanahashi, N. Iwata, M. Kanda, D. Kobayashi, C. Tanaka, T. Fujii, G. Nakayama, M. Koike, H. Sugimoto, S. Nomoto, A. Natsume, M. Fujiwara, M. Mizuno, M. Hori, H.Saya, Y. Kodera
  • Journal Title: Gastric Cancer, Volume: epub Pages: 1-9
  • DOI: 10.1007/s10120-014-0395-6
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Selective cytotoxicity of indirect nonequilibrium atmospheric pressure plasma against ovarian clear-cell carcinoma (2014)
  • Author(s): F. Utsumi, H. Kajiyama, K. Nakamura, H. Tanaka, M. Mizuno, K. Ishikawa, H. Kondo, H. Kano, M. Hori, F. Kikkawa
  • Journal Title: Springerplus Volume: 3 Pages: 1-9
  • DOI: 10.1186/2193-1801-3-398
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Direct exposure of non-equilibrium atmospheric pressure plasma confers simultaneous oxidative and ultraviolet modifications in biomolecules (2014)
  • Author(s): Y. Okazaki, Y. Wang, H. Tanaka, M. Mizuno, K. Nakamura, H. Kajiyama, H. Kano, K. Uchida, F. Kikkawa, M. Hori, S. Toyokuni,
  • Journal Title: J Clin Biochem Nutr. Volume: 55 Pages: 207-215
  • DOI: 10.3164/jcbn.14-40
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Plasma Medical Science for Cancer Therapy. ~toward cancer therapy using non-thermal atmospheric pressure plasma~ (2014)
  • Author(s): H. Tanaka, M. Mizuno, K. Ishikawa, K. Nakamura, F. Utsumi, H. Kajiyama, H. Kano, Y. Okazaki, S. Toyokuni, S. Maruyama, F. Kikkawa, M. Hori
  • Journal Title: IEEE Transactions on Plasma Science Volume: 42 Pages: 3760-3763
  • DOI: 10.1109/TPS.2014.2353659
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] CANCER THERAPY USING PLASMA-ACTIVATED MEDIUM AND THE INTRACELLULAR MOLECULAR MECHANISMS (2015)
  • Author(s): Hiromasa Tanaka, Masaaki Mizuno, Kenji Ishikawa, Keigo Takeda, Hiroshi Hashizume, Kae Nakamura, Fumi Utsumi, Hiroaki Kajiyama, Hiroyuki Kano, Yasumasa Okazaki, Shinya Toyokuni, Shoichi Maruyama,Tetsuo Adachi, Hiroki Kaneko, Hiroko Terasaki, Yasuhiro Kodera, Fumitaka Kikkawa, Masaru Hori
  • Organizer: The 2nd International Workshop on Plasma for Cancer Treatment
  • Place of Presentation: Nagoya, Japan
  • Year and Date: 2015-03-17 – 2015-03-18
• [Presentation] 低温プラズマの応用～プラズマ活性溶液の医療・農業・水産業への展開 (2015)
  • Author(s): 田中 宏昌、水野 正明、吉川 史隆、堀 勝
  • Organizer: 幸田町企業立地マスタープラン推進委員会
  • Place of Presentation: 幸田
  • Year and Date: 2015-03-07 – 2015-03-07
  • Invited
• [Presentation] がん治療に向けたプラズマ照射溶液の研究開発 (2015)
  • Author(s): 田中 宏昌、水野 正明、豊國 伸哉、丸山 彰一、小寺 泰弘、足立 哲夫、寺崎 浩子、吉川 史隆、堀 勝
  • Organizer: “未来へのバイオ技術勉強会” プラズマで拓くライフイノベーション
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2015-02-05 – 2015-02-05
  • Invited
• [Presentation] Analyses of intracellular molecular mechanisms of cancer cell death in plasma-activated solutions. (2014)
  • Author(s): H. Tanaka, M. Mizuno, K. Ishikawa, K. Takeda, K. Nakamura, F. Utsumi, H. Kajiyama, H. Kano, Y. Okazaki, S. Toyokuni, S. Maruyama, F. Kikkawa, M. Hori
  • Organizer: 2014 Material Research Society Fall Meeting & Exhibit
  • Place of Presentation: Boston, USA
  • Year and Date: 2014-11-30 – 2014-12-05
• [Presentation] プラズマ活性溶液：作用機序解明と臨床応用・産業化を目指して (2014)
  • Author(s): 田中 宏昌、水野 正明、豊國 伸哉、丸山 彰一、小寺 泰弘、吉川 史隆、堀 勝
  • Organizer: 第19回九州拠点医工連携ゼミ
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2014-10-23 – 2014-10-23
  • Invited
• [Presentation] 大気圧プラズマを用いたがん研究に向けた基礎研究 (2014)
  • Author(s): 田中 宏昌、水野 正明、豊國 伸哉、丸山 彰一、小寺 泰弘、吉川 史隆、堀 勝
  • Organizer: 第26回腎とフリーラジカル研究会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2014-09-20 – 2014-09-20
  • Invited
• [Presentation] Diagnostics of intracellular signaling systems of glioblastoma brain tumor cells treated with plasma-activated medium. (2014)
  • Author(s): H. Tanaka, M. Mizuno, K. Ishikawa, K. Takeda, K. Nakamura, F. Utsumi, H. Kajiyama, H. Kano, Y. Okazaki, S. Toyokuni, S. Maruyama, F. Kikkawa, M. Hori
  • Organizer: International Workshop on Diagnostics and Modeling for Plasma Medicine
  • Place of Presentation: Nara, Japan
  • Year and Date: 2014-05-23 – 2014-05-24
• [Presentation] Signaling circuits that are affected by plasma-activated medium in brain tumor cells. (2014)
  • Author(s): H. Tanaka, M. Mizuno, K. Ishikawa, K. Takeda, K. Nakamura, F. Utsumi, H. Kajiyama, H. Kano, Y. Okazaki, S. Toyokuni, S. Maruyama, F. Kikkawa, M. Hori
  • Organizer: 5th International Conference on Plasma Medicine
  • Place of Presentation: Nara, Japan
  • Year and Date: 2014-05-18 – 2014-05-23
• [Patent(Industrial Property Rights)] 抗腫瘍水溶液とその製造方法 (2015)
  • Inventor(s): 堀勝、倉家尚之、水野正明、吉川史隆、梶山広明、中村香江、
  • Industrial Property Rights Holder: 堀勝、倉家尚之、水野正明、吉川史隆、梶山広明、中村香江、
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2015-47884
  • Filing Date: 2015-03-11
• [Patent(Industrial Property Rights)] 胚盤胞とその生産方法 (2015)
  • Inventor(s): 吉川史隆、岩瀬明、堀勝、水野正明、田中宏昌
  • Industrial Property Rights Holder: 吉川史隆、岩瀬明、堀勝、水野正明、田中宏昌
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2015-55960
  • Filing Date: 2015-03-19
• [Patent(Industrial Property Rights)] 抗腫瘍水溶液および抗癌剤とそれらの製造方法 (2014)
  • Inventor(s): 堀勝、水野正明、吉川史隆、梶山広明、中村香江、内海史、
  • Industrial Property Rights Holder: 堀勝、水野正明、吉川史隆、梶山広明、中村香江、内海史、
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2014-122088
  • Filing Date: 2014-06-13
• [Patent(Industrial Property Rights)] プラズマ発生装置および抗腫瘍水溶液の製造方法 (2014)
  • Inventor(s): 堀勝、水野正明、吉川史隆、豊國伸哉、丸山彰一、田中宏昌、加納浩之
  • Industrial Property Rights Holder: 堀勝、水野正明、吉川史隆、豊國伸哉、丸山彰一、田中宏昌、加納浩之
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2014-180463
  • Filing Date: 2014-09-04
• [Patent(Industrial Property Rights)] 滲出型加齢黄斑変性治療薬とその製造方法 (2014)
  • Inventor(s): 寺崎浩子、堀勝、吉川史隆、水野正明、兼子裕規、田中宏昌
  • Industrial Property Rights Holder: 寺崎浩子、堀勝、吉川史隆、水野正明、兼子裕規、田中宏昌
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2014-235675
  • Filing Date: 2014-11-20
• [Patent(Industrial Property Rights)] プラズマ照射点滴とその製造法 (2014)
  • Inventor(s): 水野正明、堀勝、吉川史隆、梶山広明、内海史、中村香江、
  • Industrial Property Rights Holder: 水野正明、堀勝、吉川史隆、梶山広明、内海史、中村香江、
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2014-261364
  • Filing Date: 2014-12-24