2014 Fiscal Year Research-status Report
大気圧低温プラズマによる細胞内DNA損傷の定量的解析による機構解明
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26390096
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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), 助教 (70512177)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | プラズマ医療 / 酸化ストレス / 大気圧プラズマ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、大気圧低温プラズマの生物・医療応用における細胞応答の理解に重要な示唆を与えるDNA損傷機構について解析している。これまでの研究により、DNAを懸濁させた水溶液に対してプラズマ照射を行うと、DNA切断が生じることがわかっていたが、その要因が明らかにされていなかった。水溶液中に溶解しているDNAに大気圧低温プラズマ照射により損傷を及ぼすのは、主として水溶液中に生成される化学的活性種であると考えられる。この種類と量がDNA損傷を起因ととする生体応答を引き起こす直接的な内部パラメータである。そこで今年度は電子スピン共鳴 (ESR)とスピントラップ法を用いて、プラズマ照射によって水溶液中に生成する活性種の計測を主に解析した。まず一般的なスピントラップ剤であるDMPOを滅菌水に溶解し、アルゴンプラズマジェットを照射してOHラジカルの生成を計測した。その結果、信号強度比が1:2:2:1となる典型的なOHラジカルのESRスペクトルを観測した。また印加電圧・照射時間の増加とともにその強度は増加した。得られたシグナル強度とDNA切断回数を比較すると、両者は強い相関を示し、OHラジカルがDNA損傷の要因の一つであることが示唆された。さらに蛍光プローブを用いた計測でもOHラジカルの生成が示唆され、加えて過酸化水素・硝酸イオン・亜硝酸イオンなどの長寿命因子がプラズマ照射後の溶液に生成していることがわかった。また、がん細胞を用いた細胞応答計測の実験も立ち上げ、プラズマ照射培養液による細胞応答 (生存率・アポトーシス誘導)を計測することに成功した。
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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
申請時の計画では、DNAを内包させた人工細胞モデルの構築とプラズマ照射を1年目に計画していたが、人工細胞モデル構築は実験系構築に着手した段階であり、DNAを内包した細胞モデルへのプラズマ照射に至っていない。しかし、当初計画で2年目に実施予定だった研究内容 (液中化学種の測定)が前倒しして1年目にほぼ計画通り実施された。また3年目に実施予定であった細胞応答計測についても実験系の確立に着手し、データの取得が始まっている。以上を総合的に勘案すると、本研究課題は順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
プラズマ照射による細胞内DNA損傷機構の解明に向けて、溶液中に生成される活性種の種類・量と、細胞内に生成される活性種の関係に注目して研究を進めていく必要があると思われる。そのためには人工細胞モデル構築による活性種の細胞膜透過性と、細胞内活性種生成の両面から解析していく必要があると考えている。細胞内活性種測定には蛍光プローブが有効であり、必要なプローブはすでに溶液中活性種計測で使用済みであり、これを細胞内活性種計測に適用していく予定である。
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Research Products
(8 results)
