プラズマ照射による中枢神経組織・細胞制御と機能再生

• Project Area: Plasma medical innovation
• Project/Area Number: 15H00905
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 片岡 洋祐 国立研究開発法人理化学研究所, ライフサイエンス技術基盤研究センター, チームリーダー (40291033)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000); Fiscal Year 2016: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2015: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
• Keywords: プラズマ / 中枢神経 / 幹細胞 / 再生 / スフェア / 再生医学 / 大気圧プラズマ / 大脳皮質 / 前駆細胞

Outline of Annual Research Achievements

プラズマは光・電子・イオン・ラジカルの集団で、生体分子や組織と相互作用することが知られ、近年、癌治療や止血等に応用されようとしている。しかしながら、中枢神経組織へのプラズマの作用については報告が少なく、その応用の可能性は未知数である。本研究ではラットの中枢神経組織を対象に大気圧プラズマを照射し、神経伝達や組織の可塑性・再生機能へ及ぼす効果を検討した。特に、大脳新皮質へ大気圧プラズマを直接照射して、その後の組織学的な変化を観察した結果、照射3日から7日後にかけて、大脳皮質の照射部位近傍において、グリア前駆細胞マーカーを発現する細胞やミクログリアマーカーを発現する細胞などの複数の細胞種が層状に配列する特徴的な組織構築が形成され、組織の再生を誘導する再生面を形成することを発見した。また、照射後3日をピークに未分化細胞マーカーを発現する細胞も多数出現し、活発に増殖していることも見出した。そこで、こうした大脳皮質組織を採取し、培養試験系にてスフェア形成実験を実施し、多分化能を有する幹細胞が誘導されているかを検討した。その結果、プラズマ照射組織からは大型のスフェアが多数形成され、分化誘導するとニューロン・オリゴデンドロサイト・アストロサイトなどの中枢神経細胞が得られることもわかった。大気圧プラズマ照射技術は、今後、中枢神経組織をはじめ、生体のさまざまな組織の再生医療に応用展開できる可能性が見出された。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] PET imaging of neurogenic activity in the adult brain: toward in vivo imaging of human neurogenesis. (2017)
  • Author(s): Tamura, Y. and Kataoka, Y.
  • Journal Title: Neurogenesis Volume: 4(1) Issue: 1 Pages: e1281861-e1281861
  • DOI: 10.1080/23262133.2017.1281861
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Music improves subjective feelings leading to cardiac autonomic nervous modulation: A pilot study. (2017)
  • Author(s): Kume, S., Nishimura, Y., Mizuno, K., Sakimoto, N., Hori, H., Tamura, Y., Yamato, M., Mitsuhashi, R., Akiba, K., Koizumi, J., Watanabe, Y., and Kataoka, Y.. (
  • Journal Title: Front. Neurosci. Volume: 11 Pages: 108-108
  • DOI: 10.3389/fnins.2017.00108
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] NG2 glial cells regulate neuroimmunological responses to maintain neuronal function and survival. (2017)
  • Author(s): Nakano, M., Tamura, Y., Yamato, M., Kume, S., Eguchi, A., Takata, K., Watanabe, Y., and Kataoka, Y.
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 7 Issue: 1 Pages: 42041-42041
  • DOI: 10.1038/srep42041
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] PETを用いた分子イメージング (2017)
  • Author(s): 片岡洋祐、渡辺恭良
  • Journal Title: 日本レーザー医学会誌 Volume: 37、No. 4 Pages: 473-478
  • NAID: 130006163811
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Noninvasive evaluation of cellular proliferative activity in brain neurogenic regions in rats under depression and the treatment by enhanced [18F]FLT PET imaging. (2016)
  • Author(s): Tamura, Y., Takahashi, K., Takata, K., Eguchi, A., Yamato, M., Kume, S., Nakano, M., Watanabe, Y., and Kataoka, Y.
  • Journal Title: J. Neurosci. Volume: 36 Issue: 31 Pages: 8123-8131
  • DOI: 10.1523/jneurosci.0220-16.2016
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Index markers of chronic fatigue syndrome with dysfunction of TCA and urea cycles. (2016)
  • Author(s): Yamano, E., Sugimoto, M., Hirayama, A., Kume, S., Yamato, M., Jin, G., Tajima, S., Goda, N., Iwai, K., Fukuda, S., Yamaguti, K., Kuratsune, H., Soga, T., Watanabe, Y., and Kataoka, Y.
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 6 Issue: 1 Pages: 34990-34990
  • DOI: 10.1038/srep34990
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Energetic basis on interactions between ferredoxin and ferredoxin NADP+ reductase at varying physiological conditions. (2016)
  • Author(s): Kinoshita, M., Kim, J.Y., S., Lin, Y., Hun Mok K., Kataoka, Y., Ishimori, K., Markova, N., Kurisu, G., Hase, T., Lee, Y.H.
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun. Volume: 482 Issue: 4 Pages: 909-915
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2016.11.132
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 複合疲労モデル動物を利用した疲労の潜在的代謝物バイオマーカーの探索研究 (2016)
  • Author(s): 久米慧嗣、大和正典、片岡洋祐
  • Journal Title: 日本疲労学会誌 Volume: 11、No. 2 Pages: 26-31
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 疲労モデル動物における血漿メタボローム解析、およびオルニチン投与による抗疲労研究 (2016)
  • Author(s): 久米慧嗣、大和正典、中野真行、田村泰久、江口麻美、高田孔美、片岡洋祐
  • Journal Title: Medical Science Digest Volume: 42 Pages: 10-14
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Fatigue-like behavior following peripheral viral infection is likely triggered by neuroinflammation. (2015)
  • Author(s): Yamato, M. and Kataoka, Y.
  • Journal Title: Neural Regen. Res. Volume: 10 Issue: 2 Pages: 203-204
  • DOI: 10.4103/1673-5374.152369
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A voxel-based analysis of brain activity in high-order trigeminal pathway in the rat induced by cortical spreading depression. (2015)
  • Author(s): Cui, Y., Toyoda, H., Sako, T., Onoe, K., Hayashinaka, E., Wada, Y., Yokoyama, C., Onoe, H., Kataoka, Y., and Watanabe, Y.
  • Journal Title: NeuroImage Volume: 108 Pages: 17-22
  • DOI: 10.1016/j.neuroimage.2014.12.047
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Potential biomarkers of fatigue identified by plasma metabolome analysis in rats. (2015)
  • Author(s): Kume, S., Yamato, M., Tamura, Y., Jin, G., Nakano, M., Miyashige, Y., Eguchi, A., Ogata, Y., Goda, N., Iwai, K., Yamano, E., Watanabe, Y., Soga, T., and Kataoka, Y.
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 10(3) Issue: 3 Pages: e0120106-e0120106
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0120106
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Transgenic mouse model for imaging of interleukin-1β-related inflammation in vivo. (2015)
  • Author(s): Iwawaki T, Akai R, Oikawa D, Toyoshima T, Yoshino M, Suzuki M, Takeda N, Ishikawa T, Kataoka Y, Yamamura K.
  • Journal Title: Scientific Reports. Volume: 5 Issue: 1 Pages: 17205-17205
  • DOI: 10.1038/srep17205
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Effect of atmospheric-pressure plasma irradiation to adult rat brain. (2017)
  • Author(s): Yamato, M., Tamura, Y., Nakano, M., Kume, S., Egichi, A., Takata, K., Kataoka, Y.
  • Organizer: International Conference of Plasma Medical Science Innovation 2017
  • Place of Presentation: 名古屋大学・（愛知県・名古屋市）
  • Year and Date: 2017-02-27
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 遺伝子特異的タンパク翻訳レベルの亢進を起こす新規ノンコーディングRNA（SINEUP）のin vitro及びin vivo評価システムの構築 (2016)
  • Author(s): 新田和広、高橋 葉月、中野 真行、Ana Maria Suzuki、Ana Kozhuharova、Harshita Sharma、片岡洋祐、Silvia Zucchelli、Stefano Gustincich、Piero Carninci
  • Organizer: 第39回 日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜・（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30
• [Presentation] がん微小環境を長期間連続観察できる in vivo 顕微内視鏡システムの開発 (2016)
  • Author(s): 中野真行、後藤俊志、阪上（沢野）朝子、安藤亮子、宮脇敦史、渡辺恭良、片岡洋祐、船曳和雄
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜・（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30
• [Presentation] メタボローム解析による慢性疲労症候群診断バイオマーカーの探索 (2016)
  • Author(s): 山野恵美、久米慧嗣、大和正典、田島世貴、福田早苗、倉恒弘彦、渡辺恭良、片岡洋祐
  • Organizer: 第10回メタボロームシンポジウム
  • Place of Presentation: 鶴岡メタボロームキャンパス・（山形県・鶴岡市）
  • Year and Date: 2016-10-19
• [Presentation] ., Ontology development for integrated image analysis platform to enable global sharing of microscopy imaging data. (2016)
  • Author(s): Kume, S., Masuya, H., Kataoka, Y. , Kobayashi, M.
  • Organizer: The 15th International Semantic Web Conference
  • Place of Presentation: 神戸国際会館・（兵庫県・神戸市）
  • Year and Date: 2016-10-17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] コムギ末粉抽出物の神経新生作用 (2016)
  • Author(s): 西村深雪、山田昌良、魚津伸夫、由井慶、田村泰久、片岡洋祐
  • Organizer: 第38回日本臨床栄養学会総会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場・（大阪府・大阪市）
  • Year and Date: 2016-10-07
• [Presentation] Research platform for overcoming stress and fatigue. (2016)
  • Author(s): Kataoka, Y.
  • Organizer: The 3rd International Conference on Universal Village
  • Place of Presentation: 名古屋大学・（愛知県・名古屋市）
  • Year and Date: 2016-10-06
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Effect of atmospheric-pressure plasma irradiation on the central nervous system of adult rats. (2016)
  • Author(s): Kataoka, Y. , Yamato, M., Nakano, M., Kume, S., Tamura, Y.
  • Organizer: International Conference on Plasma Medicine
  • Place of Presentation: Bratislava, Slovakia
  • Year and Date: 2016-09-04
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 中枢神経組織へのプラズマ照射により出現する細胞と組織構築 (2016)
  • Author(s): 片岡洋祐、大和正典
  • Organizer: 日本組織細胞化学会
  • Place of Presentation: 杏林大学・（東京都・三鷹市）
  • Year and Date: 2016-09-03
  • Invited
• [Presentation] 基板吊り下げ型補助具を用いた超薄連続切片回収法 (2016)
  • Author(s): 小池太郎、片岡洋祐、前田光代、齊藤育、高森康晴、山田久夫
  • Organizer: 日本組織細胞化学会
  • Place of Presentation: 杏林大学・（東京都・三鷹市）
  • Year and Date: 2016-09-03
• [Presentation] LLLTと神経・免疫 (2016)
  • Author(s): 片岡洋祐
  • Organizer: 日本レーザー治療学会
  • Place of Presentation: 横浜情報文化センター・（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-06-25
  • Invited
• [Presentation] 疲労病態のメカニズム解明と健康産業への新展開 (2016)
  • Author(s): 片岡洋祐
  • Organizer: 日本ビタミン学会
  • Place of Presentation: 富山国際会議場・（富山県・富山市）
  • Year and Date: 2016-06-17
  • Invited
• [Presentation] 疲労代謝の分子機構の解明、および疲労の潜在的代謝物マーカーの探索研究 (2016)
  • Author(s): 久米 慧嗣、大和 正典、山野 恵美、片岡洋祐
  • Organizer: 日本疲労学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜・(神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-05-20
  • Invited
• [Presentation] 高齢者へのダイバージョナルセラピー前後における介護職員の気分変化 -KOKOROスケールを用いた各介護業務中の気分測定- (2016)
  • Author(s): 片岡洋祐、久米慧嗣
  • Organizer: 日本疲労学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜・(神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-05-20
• [Presentation] エネルギー代謝を低下させた疲労動物モデルにおける脳内神経炎症の惹起 (2016)
  • Author(s): 大和正典、久米慧嗣、中野真行、江口麻美、高田孔美、田村泰久、片岡洋祐
  • Organizer: 日本疲労学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜・(神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-05-20
• [Presentation] Fusion of plasma membrane between NG2-expressing progenitor cells and neurons in the cerebral cortex of rats. (2015)
  • Author(s): Maeda, M., Eguchi, A., Tamura, Y., Hasebe, Y., Suga, M., and Kataoka, Y.
  • Organizer: East-asia microscopy conference
  • Place of Presentation: The Himeji Chamber of Commerce and Industry (HCCI), Himeji, Japan
  • Year and Date: 2015-11-24
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 疲労病態の最近の進展 (2015)
  • Author(s): 片岡洋祐
  • Organizer: 日本ヘモレオロジー学会
  • Place of Presentation: 昭和女子大学、東京都、世田谷区
  • Year and Date: 2015-11-20
  • Invited
• [Presentation] NG2 glial cells suppressed neuroinflammation and supported the survival of hippocampal neurons. (2015)
  • Author(s): Nakano, M., Tamura, Y., Eguchi, A., Yamato, M., Kume, S., Kataoka, Y.
  • Organizer: Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Chicago, USA
  • Year and Date: 2015-10-17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 組織前駆細胞のin vivoイメージングと毛周期モニタリング (2015)
  • Author(s): 田村泰久, 高田孔美、江口麻美、片岡洋祐
  • Organizer: 日本組織細胞化学会
  • Place of Presentation: 関西医科大学、大阪府、枚方市
  • Year and Date: 2015-10-03
  • Invited
• [Presentation] 中枢神経前駆細胞の新しい形態学的特徴と機能 (2015)
  • Author(s): 片岡洋祐、田村泰久, 中野真行, 大和正典, 久米慧嗣, 前田光代
  • Organizer: 日本組織細胞化学会
  • Place of Presentation: 関西医科大学、大阪府、枚方市
  • Year and Date: 2015-10-03
  • Invited
• [Presentation] ラット大脳皮質におけるNG2発現前駆細胞・神経細胞間の細胞膜融合現象 (2015)
  • Author(s): 前田光代, 江口麻美、田村泰久、長谷部祐治、須賀三雄、片岡洋祐
  • Organizer: 日本組織細胞化学会
  • Place of Presentation: 関西医科大学、大阪府、枚方市
  • Year and Date: 2015-10-03
• [Presentation] 疲労負荷動物モデルにおけるメタボローム解析と疲労代謝性肝組織炎症の実証 (2015)
  • Author(s): 久米慧嗣、大和正典、中野真行、江口麻美、田村泰久、片岡洋祐
  • Organizer: 第9回メタボロームシンポジウム
  • Place of Presentation: 三島市民文化会館、静岡県、三島市
  • Year and Date: 2015-10-01
  • Invited
• [Presentation] 疲労病態でみられる代謝変化とオルニチン (2015)
  • Author(s): 片岡洋祐、大和正典、久米慧嗣
  • Organizer: 第1回シトルリン・オルニチン研究会
  • Place of Presentation: サンスカイルーム、東京都、千代田区
  • Year and Date: 2015-09-25
  • Invited
• [Presentation] Neuroinflammation and sensation of fatigue. (2015)
  • Author(s): Kataoka, Y., Nakano, M., Yamato, M., Tamura, Y.
  • Organizer: 第58回日本神経化学会
  • Place of Presentation: 大宮ソニックシティ、埼玉県、さいたま市
  • Year and Date: 2015-09-11
  • Invited
• [Presentation] PET imaging for evaluation of neurogenesis in adult mammalian brain. (2015)
  • Author(s): Tamura, Y., Eguchi, A., Takata, K., Yamato, M., Kume, S., Nakano, M., and Kataoka, Y.
  • Organizer: World Molecular Imaging Congress
  • Place of Presentation: Savannah, USA
  • Year and Date: 2015-09-02
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Interleukin-1 receptor antagonist attenuates neuronal cell death induced by ablation of NG2 glial cells. (2015)
  • Author(s): 中野真行、田村泰久、江口麻美、大和正典、久米慧嗣、片岡洋祐
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸コンベンションセンター、兵庫県、神戸市
  • Year and Date: 2015-07-28
• [Presentation] NG2-expressing progenitor cells are involved in the brain immune system. (2015)
  • Author(s): 田村泰久、中野真行、高田孔美、江口麻美、大和正典、久米慧嗣、片岡洋祐
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸コンベンションセンター、兵庫県、神戸市
  • Year and Date: 2015-07-28
• [Presentation] Does deterioration of TCA cycle induce prolonged suppression of locomotor activity by brain neuroinflammation in rats? (2015)
  • Author(s): 大和正典、久米慧嗣、中野真行、田村泰久、江口麻美、片岡洋祐
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸コンベンションセンター、兵庫県、神戸市
  • Year and Date: 2015-07-28
• [Presentation] 疲労負荷動物モデルを利用した疲労の潜在的バイオマーカーの探索研究 (2015)
  • Author(s): 久米慧嗣、大和正典、中野真行、江口麻美、田村泰久、山野恵美、渡辺恭良、曽我朋義、片岡洋祐
  • Organizer: 第11回日本疲労学会
  • Place of Presentation: 山口県総合保健会館、山口県、山口市
  • Year and Date: 2015-05-15
  • Invited
• [Presentation] 中枢神経炎症の調節メカニズムと疲労 (2015)
  • Author(s): 片岡洋祐、中野真行、大和正典、久米慧嗣、田村泰久
  • Organizer: 第11回日本疲労学会
  • Place of Presentation: 山口県総合保健会館、山口県、山口市
  • Year and Date: 2015-05-15
  • Invited
• [Presentation] エネルギー代謝の低下に着目した疲労動物モデルにおける脳内神経炎症の関連 (2015)
  • Author(s): 大和正典、久米慧嗣、金光華、中野真行、江口麻美、田村泰久、片岡洋祐
  • Organizer: 第11回日本疲労学会
  • Place of Presentation: 山口県総合保健会館、山口県、山口市
  • Year and Date: 2015-05-15
• [Presentation] 水浸疲労負荷動物モデルを用いた肝臓での疲労代謝回路および代謝性組織炎症の実証研究 (2015)
  • Author(s): 久米慧嗣、大和正典、中野真行、江口麻美、田村泰久、片岡洋祐
  • Organizer: 第11回日本疲労学会
  • Place of Presentation: 山口県総合保健会館、山口県、山口市
  • Year and Date: 2015-05-15
• [Presentation] 主観的気分測定および自律神経測定による環境音源の抗疲労効果の評価 (2015)
  • Author(s): 片岡洋祐、久米慧嗣、古澤美香、蛭子杏子、山内綾子、堀洋、渡辺恭良、三ツ橋里香、穐葉慶吾
  • Organizer: 第11回日本疲労学会
  • Place of Presentation: 山口県総合保健会館、山口県、山口市
  • Year and Date: 2015-05-15
• [Book] 製品開発のための生体情報の計測手法と活用ノウハウ -脳計測・生理計測に基づく客観的な感性評価を商品へ活かす- （各種生体データを用いた疲労・ストレス評価） (2017)
  • Author(s): 片岡洋祐
  • Total Pages: 255
  • Publisher: 情報機構
• [Remarks] 炎症から脳神経を保護するグリア細胞 －中枢神経疾患の予防・治療法の開発に期待－
  • URL: http://www.riken.jp/pr/press/2017/20170214_2/
• [Remarks] 環境音楽聴取時の気分変化から自律神経機能を予測 －音楽による自律神経バランスの改善に期待－
  • URL: http://www.riken.jp/pr/press/2017/20170427_1/
• [Remarks] 神経新生の生体イメージングに成功
  • URL: http://www.riken.jp/pr/press/2016/20160830_1/
• [Patent(Industrial Property Rights)] 大気圧プラズマを用いた生体組織内での幹細胞誘導とスフェア形成技術 (2016)
  • Inventor(s): 片岡洋祐、大和正典、田村泰久、中野真行、堀勝、石川健治、池原譲
  • Industrial Property Rights Holder: 理化学研究所、名古屋大学、産業技術総合研究所
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2016-08-31