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プラズマ照射に対する細胞応答の分子機構 -安全なプラズマ医療を目指した学術基盤-

公募研究

研究領域プラズマ医療科学の創成
研究課題/領域番号 25108511
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関岐阜薬科大学

研究代表者

足立 哲夫  岐阜薬科大学, 薬学部, 教授 (40137063)

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 *注記
7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
2014年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2013年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
キーワードプラズマ医療 / 活性酸素 / ストレス / シグナル伝達 / アポトーシス
研究実績の概要

近年、プラズマ照射の医療への応用が急速に進み、有為な効果が示されているものの、その効果を証明するメカニズムについては未解明な部分が多い。プラズマ照射法としては細胞培養系に直接プラズマを照射する方法(直接法)と、別にプラズマ照射した培地を細胞に負荷する間接法があるが、より安全性が高く適応が広いと考えられる間接法を用いて、がん細胞に対するアポトーシス誘導を検証するとともに、そのメカニズムについて詳細に検討し以下の結果を得た。
プラズマを照射したDMEM培地(PAM)には照射時間依存的に培地内のH2O2量が蓄積し、ヒト肺胞基底上皮腺癌細胞A549細胞に負荷した場合の細胞死誘導活性が増大した。その活性はcatalase、ピルビン酸、その他の抗酸化物質の添加により抑制された。PAM処理によりA549細胞のミトコンドリア膜電位の低下(JC-1染色)、poly(ADP-ribose) polymerase-1(PARP-1)の活性化とそれに伴うNAD+、ATPの枯渇が誘導された。また、PARP-1活性化はadenine 5’-diphosphoribose(ADPR)蓄積とそれにより引き起こされるtransient receptor potential-melastatin 2(TRPM2)活性化、さらにカルシウム流入を誘導し、最終的に細胞を死に至らしめることが明らかになった。一方、caspase-3の活性化や細胞死に対するcaspase阻害剤の抑制作用が認められなかったこと、ミトコンドリアからのチトクロムCの遊離が確認されなかったことから、PAMによる細胞死はcaspase非依存性アポトーシスに依ることが示唆された。
一方、弱いプラズマ照射条件にて調製したmild PAMによるストレス抵抗性獲得についても、ヒト線維芽細胞を用いた実験からその活性が確認され、メカニズムとしてhemeoxygenase-1(HO-1)の誘導が確認された。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (22件) (うち招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Plasma-activated medium-induced A549 cell injury by a spiral apoptotic cascade involving the mitochondrial-nuclear network and plasma membrane2015

    • 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

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Intermolecular interaction of cyclodextrin derivatives immobilized onto the self-assembled phospholipid layer fabricated by plasma-assisted method2014

    • 著者名/発表者名
      Kondo S, Suzuki M, Sasai Y, Yamauchi Y, Kuzuya M
    • 雑誌名

      J. Photopolym. Sci. Technol.

      巻: 27 ページ: 385-388

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of amphiphilic blockcopolymer using mechanically produced macromonomers possessing anhydrate as a terminal group and its application to polymeric micelles2014

    • 著者名/発表者名
      Kondo S, Omoto M, Sawama Y, Sasai Y, Tatematsu K, Yamauchi Y, Kuzuya M
    • 雑誌名

      J. Phar. Nutrit. Sci.

      巻: 4 ページ: 37-42

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
  • [雑誌論文] Immobilization of cyclodextrin derivatives onto the self-assembled phospholipid layer fabricated by plasma-assisted method2013

    • 著者名/発表者名
      Kondo S, Suzuki M, Sasai Y, Yamauchi Y, Kuzuya M
    • 雑誌名

      J. Photopolym. Sci. Technol.

      巻: 26 ページ: 545-548

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] プラズマ照射培地による癌細胞アポトーシスへの鉄イオンの関与2015

    • 著者名/発表者名
      足立哲夫,野々村早帆,堀場美の里,平山 祐,神谷哲朗,永澤秀子,原 宏和
    • 学会等名
      第68回日本酸化ストレス学会学術集会
    • 発表場所
      鹿児島
    • 年月日
      2015-06-11 – 2015-06-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Formation and deformation of inclusion complex of cyclodextrin derivatives immobilized onto the self-assembled phospholipid layer fabricated on hydrophobic polymer surface by plasma-assisted method2015

    • 著者名/発表者名
      Kondo S, Kusumoto T, Takashima K, Sasai Y, Yamauchi Y, Kuzuya M
    • 学会等名
      ISPlasma2015/IC-PLANT2015
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] プラズマ照射培地によるA549細胞傷害への鉄イオンの関与2015

    • 著者名/発表者名
      野々村早帆,平山 祐,神谷哲朗,原 宏和,永澤秀子,足立哲夫
    • 学会等名
      日本薬学会第135年会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2015-03-25 – 2015-03-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] プラズマ照射培地により惹起される細胞死における細胞内遊離亜鉛の関与2015

    • 著者名/発表者名
      谷口美紘,原 宏和,神谷哲朗,足立哲夫
    • 学会等名
      日本薬学会第135年会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2015-03-25 – 2015-03-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] プラズマ照射培地による亜鉛シグナルの活性化は細胞死を惹起する ―プラズマ照射に対する細胞応答の分子機構―2015

    • 著者名/発表者名
      原 宏和,谷口美紘,神谷哲朗,足立哲夫
    • 学会等名
      第4回新学術領域研究「プラズマ医療科学の創成」全体会議
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Plasma-activated medium induced cancer cell injury by a spiral apoptotic cascade involving the mitochondrial-nuclear network2015

    • 著者名/発表者名
      Adachi T, Tanaka H, Nonomura S, Kamiya T, Hara H, Kondo S, Hori M
    • 学会等名
      The Second International Workshop on Plasma for Cancer Treatment (IWPCT2015)
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2015-03-16 – 2015-03-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cancer therapy using plasma-activated medium and the intracellular molecular mechanism2015

    • 著者名/発表者名
      Tanaka H, Mizuno M, Ishikawa K, Takeda K, Hashizume H, Nakamura K, Utsumi F, Kajiyama H, Kano H, Okazaki Y, Toyokuni S, Maruyama F, Adachi T, Kaneko H, Terasaki H, Kodera Y, Kikkawa S, Hori M
    • 学会等名
      The Second International Workshop on Plasma for Cancer Treatment (IWPCT2015)
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2015-03-16 – 2015-03-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Identification of anti-tumor factors in the plasma-activated medium2015

    • 著者名/発表者名
      Nakamura K, Kajiyama H, Utsumi F, Tanaka H, Ishikawa K, Okazaki Y, Kano H, Toyokuni S, Mizuno M, Hori M, Kikkawa F
    • 学会等名
      The Second International Workshop on Plasma for Cancer Treatment (IWPCT2015)
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2015-03-16 – 2015-03-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Association of iron homeostasis with sensitivity to non-thermal plasma in rat malignant mesothelioma cells2015

    • 著者名/発表者名
      Shi L, Richardson DR, Wang Y, Okazaki Y, Tanaka H, Toyokuni S
    • 学会等名
      The Second International Workshop on Plasma for Cancer Treatment (IWPCT2015)
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2015-03-16 – 2015-03-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Non-equilibrium atomospheric pressure plasma (NEAPP) generates oxidative injury2015

    • 著者名/発表者名
      Okazaki Y, Wang Y, Tanaka H, Mizuno M, Nakamura K, Kajiyama H, Kano H, Uchida K, Kikkawa F, Hori M, Toyokuni S
    • 学会等名
      The Second International Workshop on Plasma for Cancer Treatment (IWPCT2015)
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2015-03-16 – 2015-03-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis of photoresponsive polymeric micelle using solid state plasma2015

    • 著者名/発表者名
      Kurosawa S, Aizawa H, Tanaka M, Kondo S
    • 学会等名
      The Second International Workshop on Plasma for Cancer Treatment (IWPCT2015)
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2015-03-16 – 2015-03-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] プラズマ照射に対する細胞応答の分子機構,プラズマ照射培地によるA549細胞のアポトシーシス誘導2014

    • 著者名/発表者名
      足立哲夫,野々村早帆,田中宏昌,神谷哲朗,原 宏和,近藤伸一,堀 勝
    • 学会等名
      第3回 プラズマ医療科学の創成研究会
    • 発表場所
      帯広
    • 年月日
      2014-11-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] プラズマ照射培地によるA549細胞傷害とそのメカニズム2014

    • 著者名/発表者名
      足立哲夫,野々村早帆,原 宏和,田中宏昌,堀 勝
    • 学会等名
      第67回日本酸化ストレス学会学術集会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2014-09-04 – 2014-09-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
  • [学会発表] プラズマ照射培地により惹起される細胞死には細胞内遊離亜鉛の上昇が関与する2014

    • 著者名/発表者名
      原 宏和,谷口美紘,足立哲夫
    • 学会等名
      第67回日本酸化ストレス学会学術集会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2014-09-04 – 2014-09-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
  • [学会発表] 非平衡大気圧プラズマは酸化ストレスを生じる2014

    • 著者名/発表者名
      岡崎泰昌,王 越,田中宏昌,水野正明,中村香江,梶山広明,加納浩之,内田浩二,吉川史隆,堀 勝,豊國伸哉
    • 学会等名
      第67回日本酸化ストレス学会学術集会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2014-09-04 – 2014-09-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] プラズマ照射培地によるA549細胞アポトーシス誘導とそのメカニズム2014

    • 著者名/発表者名
      足立哲夫,野々村早帆,田中宏昌,原 宏和,近藤伸一,堀 勝
    • 学会等名
      新学術領域合同公開シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2014-08-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] プラズマ照射培地により惹起される細胞死の分子機構 ―亜鉛シグナルの関与―2014

    • 著者名/発表者名
      原 宏和,谷口美紘,足立哲夫
    • 学会等名
      「プラズマが拓す新学術領域と今後の展開」公開シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2014-06-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Non-equilibrium atomospheric pressure plasma (NEAPP) generates oxidative injury2014

    • 著者名/発表者名
      Okazaki Y, Wang Y, Tanaka H, Mizuno M, Nakamura K, Kajiyama H, Kano H, Kikkawa F, Hori M, Toyokuni S
    • 学会等名
      5th International Conference on Plasma Medicine (ICPM5)
    • 発表場所
      奈良
    • 年月日
      2014-05-18 – 2014-05-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Non-equilibrium atomospheric pressure plasma (NEAPP) generates oxidative injury2014

    • 著者名/発表者名
      Okazaki Y, Wang Y, Tanaka H, Mizuno M, Nakamura K, Kajiyama H, Kano H, Kikkawa F, Hori M, Toyokuni S
    • 学会等名
      5th International Conference on Plasma Medicine
    • 発表場所
      奈良
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of self-assembled phospholipid layer by plasma-assisted method onto a hydrophobic polymer surface and its bio-application2013

    • 著者名/発表者名
      Kondo S, Sasai Y, Yamauchi Y, Kuzuya M
    • 学会等名
      International Conference on Surface Engineering (ICSE 2013)
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] プラズマ照射に対する細胞応答の分子機構

    • 著者名/発表者名
      足立哲夫
    • 学会等名
      新学術領域「プラズマ医療科学の創成」公開シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] プラズマ照射培地によるがん細胞傷害とそのメカニズム

    • 著者名/発表者名
      足立哲夫,野々村早帆,原 宏和,田中宏昌,堀 勝
    • 学会等名
      新学術領域「プラズマ医療科学の創成」名古屋全体会議
    • 発表場所
      名古屋
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 岐阜薬科大学臨床薬剤学研究室ホームページ

    • URL

      http://www.gifu-pu.ac.jp/lab/rinyaku/index.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 岐阜薬科大学臨床薬剤学研究室ホームページ

    • URL

      http://www.gifu-pu.ac.jp/lab/rinyaku/index.html

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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