| 研究課題/領域番号 |
19H05462
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| 研究種目 |
特別推進研究
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
堀 勝 名古屋大学, 低温プラズマ科学研究センター, 特任教授 (80242824)
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| 研究分担者 |
梶山 広明 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (00345886)
伊藤 昌文 名城大学, 理工学部, 教授 (10232472)
片岡 洋祐 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (40291033)
白谷 正治 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (90206293)
豊國 伸哉 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (90252460)
榊原 均 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (20242852)
松本 省吾 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (90241489)
古閑 一憲 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (90315127)
吉川 史隆 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (40224985)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-23 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
603,330千円 (直接経費: 464,100千円、間接経費: 139,230千円)
2023年度: 93,990千円 (直接経費: 72,300千円、間接経費: 21,690千円)
2022年度: 99,580千円 (直接経費: 76,600千円、間接経費: 22,980千円)
2021年度: 110,890千円 (直接経費: 85,300千円、間接経費: 25,590千円)
2020年度: 146,250千円 (直接経費: 112,500千円、間接経費: 33,750千円)
2019年度: 152,620千円 (直接経費: 117,400千円、間接経費: 35,220千円)
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| キーワード | ラジカル / 低温プラズマ / プラズマ活性溶液 / プラズマ活性乳酸リンゲル液 / プラズマ医療 / プラズマ農業 / 超バイオ機能 / 活性種 / プラズマ活性乳酸リンゲル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
プラズマによって誘起された生体活性物質の分子構造と物性を突き止め、各物質と生体との相互作用を解明することによって、超バイオ機能発現の本質を明らかにする。また、活性物質による細胞死、増殖、分化などの真核生物に普遍的な現象の分子機構を解明する。その成果を基盤にして、プラズマ医療、農業という未来産業を拓く羅針盤となる、学術基盤『プラズマ生命科学』を切り拓き、地球規模の課題である、難病治療や食糧不足などを解決するイノベーションを産み出す。
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| 研究実績の概要 |
我々は、これまでにNMRやLC-MS/MSの実験手法を用いて、プラズマ活性乳酸リンゲル液（PAL）の主成分として、酢酸、ギ酸、ピルビン酸、2,3-ジメチル酒石酸、グリオキシル 酸を同定し、2,3-ジメチル酒石酸は正常細胞に対してがん細胞を選択的に殺傷することやグリオキシル酸はがん細胞に対しても正常細胞に対しても細胞毒性を示すことを見出していたが、令和4年度には更に、NMR、ESR、GC-MS、LC-MS/MSなどを駆使して、それらの有機物がどのような反応機構により生成されるのかを明らかにし専門雑誌Plasma Processes and Polymersに論文を公表した。更に完全閉鎖系で様々な条件で作製したPALの詳細なLC-MS/MSを用いた解析により、新たなPALの成分として酢酸エチル（EA）、グリセリン酸（GA）、トリカルバリル酸（TCA）が同定され、EAとGAとTCAを組み合わせ的に処理することにより、MCF10A正常乳腺上皮細胞に対してMCF7乳がん細胞を選択的に殺傷することが分かった（論文投稿中）。プラズマ活性酢酸リンゲル液に関する成分解析を行い、その成果をまとめた論文が2023年4月3日にFree Radical Researchに受理された。また九州大学との共同研究によりPALの遺伝毒性を評価することにより細胞毒性を示すが遺伝毒性を示さないPALの作製に成功し、専門雑誌Genes and Environmentに論文公表した。また、これまでの積年の成果をまとめ、“Radical-controlled plasma process”と題した120ページにわたる大作レビュー論文をReviews of Modern Plasma Physicsに掲載した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
当初計画していた、プラズマ活性溶液内に生成されるプラズマ誘起活性物質の同定は順調に進められ、いくつかの論文公表に至った上に、更に様々なプラズマ誘 起活性物質が同定されており、期待通りの成果が挙げられていると言える。また、令和4年度中に“Radical-controlled plasma process”と題した120ページ近くにわたるレビュー論文がReviews of Modern Plasma Physicsに掲載されたり、”The 2022 Plasma Roadmap: low temperature plasma science and technology”と題した低温プラズマ科学技術に関する国際共著論文が公表されたりと、本特別推進研究プロジェクトを含むこれまでの成果の総まとめと位置付けられる大作を公表した。また、これまでの低温プラズマ分野への貢献が認められ、内閣府より令和4年度秋の紫綬褒章を受章した。更には国際会議The 11th International Conference on Reactive Plasmasにて、Reactive Plasma Awardを受賞するなど本特別推進研究プロジェクトを含む生涯研究の成果が認められる受賞があった。以上の成果により、当初の計画以 上に進展していると言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
本プロジェクトでは、閉鎖系で厳密制御して作製したPALに関して、NMRやLC-MS/MSを駆使してPAL中に生成する特に有機化合物を明らかにすることを主要な目的の１つとしており、2,3-ジメチル酒石酸は単一で選択的殺傷効果を示す成分として同定されたが、それ以外にも選択的殺傷効果を示す化合物が存在すると考えていたところ、令和4年度にPAL中の新たな成分のEAとGAとTCAの組み合わせ的な効果による選択的殺傷効果を見出した。今後、これらの物質が選択的殺傷効果を及ぼす細胞内分子機構を解明したいと考えている。一方で、網羅的な遺伝子発現解析、シグナル伝達ネットワークの解析、メタボローム解析により、統一的な細胞内分子機構の解明を行うことを１つ のゴールとしており、今年度までに膨大なデータを蓄積している。今後、これらの膨大なデータから生成された仮設のフォローアップ実験を行うことにより、PALによる細胞内分子機構を次々と明らかにしたいと考えている。また、引き続きNMRやLC-MS/MSによるプラズマ活性溶液内の成分の同定も進め、岐阜薬科大学などとの連携によりプラズマファーマシーの学理を確立する。更に、マウスやラットを用いた動物実験やイチゴやイネなどの植物を使った実験により低温プラズマが個体に与える影響の分子機構の解明や低温プラズマが免疫系を活性化する機構の解明を進めることにより、個体レベルでの統一的な分子機構の解明も目指す。
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| 評価記号 |
中間評価所見 (区分)
A: 研究領域の設定目的に照らして、期待どおりの進展が認められる
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