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

• 研究課題/領域番号: 25870307
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: プラズマエレクトロニクス; 腫瘍生物学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 田中 宏昌 名古屋大学, 未来社会創造機構, 講師 (00508129)
• 連携研究者: 石川 健治 名古屋大学, プラズマナノ工学研究センター, 特任教授 (60417384) ; 中村 香江 名古屋大学, 大学院医学系研究科, 特任講師 (10744047)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2014年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: プラズマがん治療 / プラズマ医療 / がん / シグナル伝達

研究成果の概要

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、生存・増殖シグナリングネットワークを抑制すること、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。プラズマ活性溶液の成果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、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7件の特許出願を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Plasma-activated medium-induced A549 cell injury by a spiral apoptotic cascade involving the mitochondrial-nuclear network and plasma membrane (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Adachi, H. Tanaka, H. Hara, S. Kondo, M. Hori
  • 雑誌名: Free Radical Biology & Medicine 巻: 79 ページ: 28-44
  • DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2014.11.014
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Plasma-activated medium suppresses choroidal neovascularization in mice: a new therapeutic concept for age-related macular degeneration (2015)
  • 著者名/発表者名: 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, and H. Terasaki
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 5 号: 1 ページ: 7705-7705
  • DOI: 10.1038/srep07705
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cell survival and proliferation signaling pathways are downregulated by plasma-activated medium in glioblastoma brain tumor cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiromasa Tanaka, Masaaki Mizuno, Kenji Ishikawa, Kae Nakamura, Fumi Utsumi, Hiroaki Kajiyama, Hiroyuki Kano, Shoichi Maruyama, Fumitaka Kikkawa, and Masaru Hori
  • 雑誌名: Plasma Medicine 巻: 2 号: 4 ページ: 55-68
  • DOI: 10.1615/plasmamed.2013008267
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effectiveness of plasma treatment on gastric cancer cells (2014)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 雑誌名: Gastric Cancer 巻: - 号: 3 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1007/s10120-014-0395-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Selective cytotoxicity of indirect nonequilibrium atmospheric pressure plasma against ovarian clear-cell carcinoma (2014)
  • 著者名/発表者名: F. Utsumi, H. Kajiyama, K. Nakamura, H. Tanaka, M. Hori, and F. Kikkawa
  • 雑誌名: Springerplus 巻: 3 号: 1 ページ: 398-398
  • DOI: 10.1186/2193-1801-3-398
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Direct exposure of non-equilibrium atmospheric pressure plasma confers simultaneous oxidative and ultraviolet modifications in biomolecules (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasumasa Okazaki, Yue Wang, Hiromasa Tanaka, Masaaki Mizuno, Kae Nakamura, Hiroaki Kajiyama, Hiroyuki Kano, Koji Uchida, Fumitaka Kikkawa, Masaru Hori, Shinya Toyokuni
  • 雑誌名: Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ 巻: 55 号: 3 ページ: 207-215
  • DOI: 10.3164/jcbn.14-40
  • NAID: 130004687669
  • ISSN: 0912-0009, 1880-5086
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Plasma Medical Science for Cancer Therapy: Toward Cancer Therapy Using Nonthermal Atmospheric Pressure Plasma (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiromasa Tanaka, Masaaki Mizuno, Kenji Ishikawa, Keigo Takeda, Kae Nakamura, Fumi Utsumi, Hiroaki Kajiyama, Hiroyuki Kano, Yasumasa Okazaki, Shinnya Toyokuni,Shoichi Maruyama, Fumitaka Kikkawa, Masaru Hori
  • 雑誌名: IEEE TRANSACTIONS ON PLASMA SCIENCE 巻: 42 号: 12 ページ: 3760-3764
  • DOI: 10.1109/tps.2014.2353659
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cell survival and proliferation signaling pathways are downregulated by plasma-activated medium in glioblastoma brain tumor cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Tanaka H., Mizuno M., Ishikawa K., Nakamura K., Utsumi F., Kajiyama H., Kano H., Maruyama S., Kikkawa F., and Hori M.
  • 雑誌名: Plasma Medicine 巻: 2 ページ: 55-68
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Indirect Nonequilibrium Atmospheric Pressure Plasma on Anti-Proliferative Activity against Chronic Chemo-Resistant Ovarian Cancer Cells In Vitro and In Vivo (2013)
  • 著者名/発表者名: Fumi Utsumi, Hiroaki Kajiyama, Kae Nakamura, Hiromasa Tanaka, Masaaki Mizuno, Kenji Ishikawa, Hiroki Kondo, Hiroyuki Kano, Masaru Hori, and Fumitaka Kikkawa
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 8 号: 12 ページ: e81576-e81576
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0081576
  • 査読あり
• [学会発表] CANCER THERAPY USING PLASMA-ACTIVATED MEDIUM AND THE INTRACELLULAR MOLECULAR MECHANISMS (2015)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: The 2nd International Workshop on Plasma for Cancer Treatment
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 2015-03-17 – 2015-03-18
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 田中 宏昌、水野 正明、吉川 史隆、堀 勝
  • 学会等名: 幸田町企業立地マスタープラン推進委員会
  • 発表場所: 幸田
  • 年月日: 2015-03-07
  • 招待講演
• [学会発表] がん治療に向けたプラズマ照射溶液の研究開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: “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
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2015-02-05
  • 招待講演
• [学会発表] Analyses of intracellular molecular mechanisms of cancer cell death in plasma-activated solutions. (2014)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 2014 Material Research Society Fall Meeting & Exhibit
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2014-11-30 – 2014-12-05
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 第19回九州拠点医工連携ゼミ
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2014-10-23
  • 招待講演
• [学会発表] 大気圧プラズマを用いたがん研究に向けた基礎研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 第26回腎とフリーラジカル研究会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2014-09-20
  • 招待講演
• [学会発表] Diagnostics of intracellular signaling systems of glioblastoma brain tumor cells treated with plasma-activated medium. (2014)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: International Workshop on Diagnostics and Modeling for Plasma Medicine
  • 発表場所: Nara, Japan
  • 年月日: 2014-05-23 – 2014-05-24
• [学会発表] Signaling circuits that are affected by plasma-activated medium in brain tumor cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 5th International Conference on Plasma Medicine
  • 発表場所: Nara, Japan
  • 年月日: 2014-05-18 – 2014-05-23
• [学会発表] Survival and proliferation signaling pathways are downregulated by plasma-activated medium in glioblastoma brain tumor cells (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Tanaka, M. Mizuno, K. Ishikawa, K. Takeda, K. Nakamura, F. Utsumi, H. Kajiyama, H. Kano, S. Maruyama, F. Kikkawa, M. Hori
  • 学会等名: 8th International Conference on Reactive Plasmas 31st Symposium on Plasma Processings
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
• [学会発表] Plasma-activated medium downregulated signaling pathways that control proliferation and survival in glioblastoma brain tumor cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Tanaka, M. Mizuno, K. Ishikawa, K. Takeda, K. Nakamura, F. Utsumi, H. Kajiyama, H. Kano, S. Maruyama, F. Kikkawa, M. Hori
  • 学会等名: 6th International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials / 7th International Conference on Plasma-Nano Technology & Science
  • 発表場所: Nagoya, Japan
• [学会発表] INTRACELLULAR MOLECULAR MECHANISMS OF APOPTOSIS IN CANCER CELLS BY PLASMA-ACTIVATED MEDIUM (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiromasa Tanaka (Invited), Masaaki Mizuno, Kenji Ishikawa, Keigo Takeda, Kae Nakamura, Fumi Utsumi, Hiroaki Kajiyama, Hiroyuki Kano, Yasumasa Okazaki, Shinya Toyokuni, Shoichi Maruyama, Fumitaka Kikkawa, Masaru Hori
  • 学会等名: The 1st International Workshop on Plasma for Cancer Treatment
  • 発表場所: Washington D.C., USA
  • 招待講演
• [学会発表] Plasma-activated medium induced apoptosis on glioblastoma brain tumor cells by inhibiting growth/survival signaling. (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Tanaka, M. Mizuno, K. Ishikawa, K. Nakamura, H. Kajiyama, H. Kano, F. Kikkawa, M. Hori
  • 学会等名: The 21st International Symposium on Plasma Chemistry
  • 発表場所: Cairns, Australia
• [学会発表] Plasma-activated medium downregulated a survival and proliferation signaling molecule, AKT kinase in glioma brain tumor cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Tanaka, M. Mizuno, K. Ishikawa, K. Nakamura, H. Kajiyama, H. Kano, F. Kikkawa, M. Hori
  • 学会等名: 2013 Japan Society of Applied Physics – Material Research Society Joint Symposia
  • 発表場所: Kyoto, Japan
• [学会発表] Cancer therapy using atmospheric pressure plasma (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiromasa Tanaka (Invited), Masaaki Mizuno, Kenji Ishikawa, Keigo Takeda, Kae Nakamura, Fumi Utsumi, Hiroaki Kajiyama, Hiroyuki Kano, Yasumasa Okazaki, Shinya Toyokuni, Shoichi Maruyama, Fumitaka Kikkawa, Masaru Hori
  • 学会等名: NU Tech @ NCSU
  • 発表場所: North Carolina, USA
  • 招待講演
• [産業財産権] 抗腫瘍水溶液とその製造方法 (2015)
  • 発明者名: 堀勝、倉家尚之、水野正明、吉川史隆、梶山広明、中村香江、
  • 権利者名: 堀勝、倉家尚之、水野正明、吉川史隆、梶山広明、中村香江、
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2015-03-11
• [産業財産権] 胚盤胞とその生産方法 (2015)
  • 発明者名: 吉川史隆、岩瀬明、堀勝、水野正明、田中宏昌
  • 権利者名: 吉川史隆、岩瀬明、堀勝、水野正明、田中宏昌
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2015-03-19
• [産業財産権] 抗腫瘍水溶液および抗癌剤とそれらの製造方法 (2014)
  • 発明者名: 堀勝、水野正明、吉川史隆、梶山広明、中村香江、内海史、
  • 権利者名: 堀勝、水野正明、吉川史隆、梶山広明、中村香江、内海史、
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2014-06-13
• [産業財産権] プラズマ発生装置および抗腫瘍水溶液の製造方法 (2014)
  • 発明者名: 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
  • 権利者名: 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
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2014-09-04
• [産業財産権] 滲出型加齢黄斑変性治療薬とその製造方法 (2014)
  • 発明者名: 寺崎浩子、堀勝、吉川史隆、水野正明、兼子裕規、田中宏昌
  • 権利者名: 寺崎浩子、堀勝、吉川史隆、水野正明、兼子裕規、田中宏昌
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2014-11-20
• [産業財産権] プラズマ照射点滴とその製造法 (2014)
  • 発明者名: 水野正明、堀勝、吉川史隆、梶山広明、内海史、中村香江、
  • 権利者名: 水野正明、堀勝、吉川史隆、梶山広明、内海史、中村香江、
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2014-12-24