カーボンナノチューブと低温プラズマの融合による新規治療法の開発

• 研究課題/領域番号: 16K15257
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 実験病理学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 豊國 伸哉 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (90252460)
• 研究協力者: 吉川 史隆 ; 梶山 広明 ; 堀 勝 ; 田中 宏昌
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 低温プラズマ / カーボンナノチューブ / フェロトーシス / ナノマテリアル / 中皮腫 / フェリチン / 医療応用 / 鉄 / キレート / オートファジー

研究成果の概要

カーボンナノチューブと低温プラズマを融合させた治療法の開発のため基盤データを取得した。多層カーボンナノチューブが特異的に吸着するタンパク質を網羅的に同定し、ヘモグロビン、ヒストン、トランスフェリンを得た。低温プラズマの作用は、鉄を付加した処理で感受性が増加し、鉄除去性キレート剤の処理により感受性が減少することが判明し、細胞内鉄濃度が低温プラズマへの細胞の感受性を決定する因子であることを見いだした。その過程でエンドサイトーシス活発化とオートファジーの関与ならびに細胞内の触媒性Fe(II)が増加することがわかり、中皮腫細胞では低温プラズマ処理はフェロトーシスを起こすことを明らかにした。

研究成果

• [国際共同研究] University of Sydney(Australia)
• [雑誌論文] Non-thermal plasma as a simple ferroptosis inducer in cancer cells: A possible role of ferritin. (2018)
  • 著者名/発表者名: Furuta T, Shi L, Toyokuni S.
  • 雑誌名: Pathol Int. 巻: - 号: 7 ページ: 442-443
  • DOI: 10.1111/pin.12665
  • NAID: 120006529635
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-Thermal Plasma Induces a Stress Response in Mesothelioma Cells Resulting in Increased Endocytosis, Lysosome Biogenesis and Autophagy. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shi. L., Ito, F., Wang, Y., Okazaki, Y., Tanaka, H., Mizuno, M., Hori. M., Hirayama, T., Nagasawa, H., Richardson, Des R, Toyokuni, S.
  • 雑誌名: Free Radic. Biol. Med. 巻: 108 ページ: 904-917
  • DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2017.04.368
  • NAID: 120006343682
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Rheostatic CD44 isoform expression and its association with oxidative stress in human malignant mesothelioma. (2017)
  • 著者名/発表者名: Chew SH, Okazaki Y, Akatsuka S, Wang S, Jiang L, Ohara Y, Ito F, Saya H, Sekido Y, Toyokuni S.
  • 雑誌名: Free Radic Biol Med. 巻: 106 ページ: 91-99
  • DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2017.02.011
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ferroptosis: A Regulated Cell Death Nexus Linking Metabolism, Redox Biology, and Disease. (2017)
  • 著者名/発表者名: Stockwell BR, Friedmann Angeli JP, Bayir H, Bush AI, Conrad M, Dixon SJ, Fulda S, Gascon S, Hatzios SK, Kagan VE, Noel K, Jiang X, Linkermann A, Murphy ME, Overholtzer M, Oyagi A, Pagnussat GC, Park J, Ran Q, Rosenfeld CS, Salnikow K, Tang D, Torti FM, Torti SV, Toyokuni S, Woerpel KA, Zhang DD.
  • 雑誌名: Cell. 巻: 171 号: 2 ページ: 273-285
  • DOI: 10.1016/j.cell.2017.09.021
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Iron and thiol redox signaling in cancer: An exquisite balance to escape ferroptosis. (2017)
  • 著者名/発表者名: Toyokuni S, Ito F, Yamashita K, Okazaki Y, Akatsuka S.
  • 雑誌名: Free Radic Biol Med. 巻: 108 ページ: 610-616
  • DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2017.04.024
  • NAID: 120006343681
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Novel Intraperitoneal Treatment With Non-Thermal Plasma-Activated Medium Inhibits Metastatic Potential of Ovarian Cancer Cells. (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakamura K, Peng Y, Utsumi F, Tanaka H, Mizuno M, Toyokuni S, Hori M, Kikkawa F, Kajiyama H
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 7 号: 1 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1038/s41598-017-05620-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Role of hemoglobin and transferrin in multi-wall carbon nanotube-induced mesothelial injury and carcinogenesis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Wang Y, Okazaki Y, Shi L, Kohda H, Tanaka M, Taki K, Nishioka T, Hirayama T, Nagasawa H, Yamashita Y, Toyokuni S.
  • 雑誌名: Cancer Sci 巻: 107(3) 号: 3 ページ: 250-257
  • DOI: 10.1111/cas.12865
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Contrasting intra- and extra-cellular distribution of catalytic ferrous iron in ovalbumin-induced peritonitis. (2016)
  • 著者名/発表者名: F. Ito, T. Nishiyama, L. Shi, M. Mori, T. Hirayama, H. Nagasawa, H. Yasui, S. Toyokuni
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 476 号: 4 ページ: 600-606
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2016.06.003
  • 査読あり
• [学会発表] Cancer as iron addiction with ferroptosis-resistance. (2018)
  • 著者名/発表者名: Toyokuni S.
  • 学会等名: Gordon Research Conference: Oxygen Radicals
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 特別講演：がんの起源をフェロトーシスとレドックス制御から考える (2018)
  • 著者名/発表者名: 豊國 伸哉
  • 学会等名: 平成29年度文部科学省私立大学研究ブランディング事業 研究成果報告会・シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] The effect of aqueous plasma therapy targeting for occult peritonela metastasis of ovarian cancer. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kajiyama H, Utsumi F, Nakamura K, Yang P, Tanaka H, Toyokuni S, Hori M and Kikkawa F.
  • 学会等名: The 1st International Conference on Plasma Medical Science Innovation.
  • 発表場所: 名古屋大学、愛知県名古屋市
  • 年月日: 2017-02-27
  • 国際学会
• [学会発表] Plenary Lecture: Chemical reaction mechanism in non-thermal plasma from the viewpoint of oxidative stress toward biological applications. (2017)
  • 著者名/発表者名: Toyokuni S.
  • 学会等名: XVth Annual Meeting of SFRR-India 2017: Advanced oxidative stress research for health benefits and well-beings
  • 発表場所: Mumbai, India
  • 年月日: 2017-01-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Session VI: Ferroptosis and cancer. Role of iron in carcinogenesis and tumor biology. (2017)
  • 著者名/発表者名: Toyokuni S.
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Symposium: Ferroptosis: A Critical Review.
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Chemical reaction in non-thermal plasma from the viewpoint of exidative stress toward medical applications. (2017)
  • 著者名/発表者名: Toyokuni S, Shi L and Okazaki Y.
  • 学会等名: The 8th Biennial Meeting of the Society for Free Radical Research Asia; the 14th Conference of the Asian Society of Mitochondrial Research & Medicine; Chinese Mit 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Chemical reaction in non-thermal plasma from the viewpoint of oxidative stress toward medical applications. (2017)
  • 著者名/発表者名: Toyokuni S.
  • 学会等名: 7th Sungkyunkwan University-Nagoya University Joint Symposium 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Role of ferroptosis in carcinogenesis and cancer therapy. (2017)
  • 著者名/発表者名: Toyokuni S.
  • 学会等名: 8th Joint meeting of the Society for Free Radical Research Australasia and Japan
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 悪性中皮腫細胞への低温プラズマ照射による鉄の代謝 (2017)
  • 著者名/発表者名: 丹下 恵里花、石 蕾、豊國 伸哉
  • 学会等名: 第106回日本病理学会総会
• [学会発表] プラズマ活性培養液処理した細胞内酸化窒素活性種(RONS)の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 石川健治、田中宏昌、橋爪博司、竹田圭吾、太田貴之、伊藤昌文、中村香江、梶山広明、吉川史隆、豊國伸哉、水野正明、堀 勝
  • 学会等名: 第70回日本酸化ストレス学会学術集会
• [学会発表] 低温プラズマ技術の医療・生物応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 豊國 伸哉
  • 学会等名: 第14回日本病理学会カンファレンス
  • 招待講演
• [学会発表] 低温プラズマの生物学的作用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 豊國 伸哉
  • 学会等名: 第8回JAAS東京Live Forum
  • 招待講演
• [学会発表] Chemical reaction mechanism in non-thermal plasma from the viewppoit of oxidative stress toward clinical cancer applications. (2016)
  • 著者名/発表者名: Toyokuni S, Shi L, Ito F, Okazaki Y, Toyokuni S.
  • 学会等名: SfRBM/SFRRI 2016; SFRRI’s 18th Biennial Meeting
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 2016-11-16
  • 国際学会
• [学会発表] Plenary lecture 1: Insights into chemical reaction mechanism in plasma medicine from the viewpoint of oxidative stress. (2016)
  • 著者名/発表者名: Toyokuni S.
  • 学会等名: 6th International Conference on Plasma Medicine.
  • 発表場所: Bratislava, Slovakia
  • 年月日: 2016-09-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 生体反応病理学・分子
  • URL: https://www.med.nagoya-u.ac.jp/medical_J/laboratory/basic-med/pathology/pathology1/
• [備考] 生体反応病理学・分子病理診断学
  • URL: https://www.med.nagoya-u.ac.jp/medical_J/laboratory/basic-med/pathology/pathology1/