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2012 年度 実績報告書

プラズマ医療のための気相・表界面反応ダイナミクスの計測と体系化

計画研究

研究領域プラズマ医療科学の創成
研究課題/領域番号 24108002
研究機関名古屋大学

研究代表者

堀 勝  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80242824)

研究分担者 鈴置 保雄  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10115587)
加藤 昌志  名古屋大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (10281073)
秋山 真一  名古屋大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (20500010)
平松 美根男  名城大学, 理工学部, 教授 (50199098)
近藤 博基  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50345930)
研究期間 (年度) 2012-06-28 – 2017-03-31
キーワード大気圧プラズマ / 医療 / バイオ / がん細胞 / アポトーシス
研究実績の概要

医療用プラズマの時空間粒子計測装置とプラズマ照射生体表界面解析装置の構築した。これらは,真空紫外吸収分光法などのプラズマ診断手法によって,プラズマから照射されるラジカルの絶対密度などを定量的に計測することが可能な設備である.同設備では,本新学術領域の各計画研究班で使用されている多様な大気圧プラズマを接続して,ラジカルなどの粒子計測が可能な仕様となっている.本設備によって,これらの多様な大気圧プラズマ源を共通の手法で計測し,定量的な計測データに基づいて比較することが可能となり,体系的なプラズマ医療科学基盤の構築が推進できる.
一方,これまでに開発してきた60Hz ACで簡便に超高密度(10^16 cm^-3 以上)なプラズマを励起することが可能な非平衡大気圧プラズマ源を用いて,卵巣癌培養細胞にプラズマを直接照射した際に,正常細胞に影響を与えずに選択的にアポトーシスを誘導できることを発見した.更にプラズマを細胞に直接照射せずに,培養液に照射してから、この培養液を脳腫瘍培養細胞(グリオーマ)に投与することによっても,がん細胞にのみ選択的にアポトーシスを誘導することに成功した。このプラズマ培養液によるアポトーシスが、AKTキナーゼ(生存・増殖シグナリングのハブの役割)を抑制によって発現するという細胞内分子機構を世界に先駆けて発見した.この機構を発する医療用プラズマからの粒子計測と生体表界面反応について解析している.

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

医療用プラズマが、がん細胞に作用して非常に複雑な細胞内シグナリングネットワークを経てアポトーシスに至る機構の解明は、世界的にみてプラズマ医療界で成し遂げられていない。今年度は、プラズマ培養液の投与によりがん培養細胞及び正常培養細胞に及ぼす細胞内分子機構についてAKTキナーゼをはじめ、次々と明らかにしており、当初の目標を加速して達成することができた。プラズマ医療相互作用の理解は、プラズマからの粒子、生体表界面での反応、分子内シグナリングネットワークといった過程を考えており、この流れを遡って、次は表界面反応解析とプラズマ生成粒子計測について、進めていく予定であるが、これらについては解析装置の準備が予定通りに整えることができた。

今後の研究の推進方策

平成25年度は、生存・増殖シグナリングネットワークなどに存在する様々な生体分子がプラズマ(培養液)によりどのような影響を受けるのかを個々に詳細に調べるとともに、ゲノム全体でプラズマ(培養液)によりどのような影響を受けるかを遺伝子発現レベルで解析し、プラズマ(培養液)から細胞死にいたる細胞内分子機構の全貌解明、更にはプラズマ(培養液)ががん細胞を選択的に殺傷する細胞内分子機構の解明を目指す。
プラズマ粒子計測は、レーザーならびにシュリーレン撮影装置をもちいたラジカルやイオンの3次元空間分布計測を進める。
生体表界面解析については、環境制御ユニット付き表面プローブ顕微鏡をもちいた生化学反応を分子レベルで解析する装置を構築する。

  • 研究成果

    (28件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (23件) (うち招待講演 2件) 備考 (2件) 産業財産権 (2件) (うち外国 2件)

  • [雑誌論文] Plasma-activated medium selectively kills glioblastoma brain tumor cells by downregulating a survival signaling molecule, AKT kinase2013

    • 著者名/発表者名
      Hiromasa Tanaka
    • 雑誌名

      Plasma Medicine

      巻: 3-4 ページ: 265-277

    • DOI

      DOI: 10.1615/PlasmaMed.2012006275

    • 査読あり
  • [学会発表] 混合ガスプラズマ培養液によるグリオーマ脳腫瘍培養細胞に対する抗腫瘍効果の解析2013

    • 著者名/発表者名
      権田亮
    • 学会等名
      平成25年春季第60回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学, 厚木市
    • 年月日
      2013-03-27 – 2013-03-30
  • [学会発表] Behaviors of activated species generated by AC power excited non-equilibrium atmospheric pressure Ar plasma jet in atmosphere2013

    • 著者名/発表者名
      Keigo Takeda
    • 学会等名
      平成25年春季第60回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学, 厚木市
    • 年月日
      2013-03-27 – 2013-03-30
  • [学会発表] Intracellular molecular mechanisms of apoptosis in glioblastoma brain tumor cells by plasma-activated medium2013

    • 著者名/発表者名
      Hiromasa Tanaka
    • 学会等名
      平成25年春季第60回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学, 厚木市
    • 年月日
      2013-03-27 – 2013-03-30
  • [学会発表] Identification of ESR signals arisen from Penicillium digitatum spores-32013

    • 著者名/発表者名
      Hiroko Mizuno
    • 学会等名
      平成25年春季第60回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学, 厚木市
    • 年月日
      2013-03-27 – 2013-03-30
  • [学会発表] システム生物学的プラズマ医療科学の幕開け2013

    • 著者名/発表者名
      田中宏昌
    • 学会等名
      平成24年度ものづくり交流フォーラム
    • 発表場所
      名古屋市工業研究所, 名古屋市
    • 年月日
      2013-02-20 – 2013-02-21
    • 招待講演
  • [学会発表] Characterization of anti-tumor effect of glioblastoma brain tumor cells by plasma-activated medium2013

    • 著者名/発表者名
      Hiromasa Tanaka
    • 学会等名
      The 6th International Conference on PLAsma Nano Technology Science
    • 発表場所
      下呂交流会館, 下呂市
    • 年月日
      2013-02-02 – 2013-02-03
  • [学会発表] Measurement of species in non-equilibrium atmospheric pressure plasma using near infrared absorption spectroscopy with supercontinuum light2013

    • 著者名/発表者名
      Masaru Hori
    • 学会等名
      5th International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス, 名古屋市
    • 年月日
      2013-01-28 – 2013-02-01
  • [学会発表] Superior properties of carbon nanowalls as cell scaffolds2013

    • 著者名/発表者名
      Yukihiro Okamoto
    • 学会等名
      5th International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス, 名古屋市
    • 年月日
      2013-01-28 – 2013-02-01
  • [学会発表] Effects of carbon nanowall scaffold and their chemical termination on cell culturing2013

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Watanabe
    • 学会等名
      5th International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス, 名古屋市
    • 年月日
      2013-01-28 – 2013-02-01
  • [学会発表] Plasma-activated medium selectively killed glioblastoma brain tumor cells and indueced apoptosis2013

    • 著者名/発表者名
      Hiromasa Tanaka
    • 学会等名
      5th International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス, 名古屋市
    • 年月日
      2013-01-28 – 2013-02-01
  • [学会発表] Electron spin resonance study of plasma-biological surface interaction for food hygiene2013

    • 著者名/発表者名
      Kenji Ishikawa
    • 学会等名
      5th International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス, 名古屋市
    • 年月日
      2013-01-28 – 2013-02-01
  • [学会発表] Plasma-biological surface interaction investigated by electron spin resonance2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroko Mizuno
    • 学会等名
      5th International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス, 名古屋市
    • 年月日
      2013-01-28 – 2013-02-01
  • [学会発表] Plasma-mediated modulation of element distribution in skin and skin cancer2013

    • 著者名/発表者名
      I. Yajima
    • 学会等名
      5th International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス, 名古屋市
    • 年月日
      2013-01-28 – 2013-02-01
  • [学会発表] Nonequilibrium atmospheric pressure plasma selectively killed ovarian cancer cells and induced apoptosis2013

    • 著者名/発表者名
      Hiromasa Tanaka
    • 学会等名
      5th International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス, 名古屋市
    • 年月日
      2013-01-28 – 2013-02-01
  • [学会発表] プラズマ培養液による脳腫瘍細胞のアポトーシス誘導2012

    • 著者名/発表者名
      田中宏昌
    • 学会等名
      第5回プラズマ技術産業応用センター(PLACIA)&プラズマが拓くものづくり研究会(PLAM)国際シンポジウム
    • 発表場所
      なごやサイエンスパークサイエンス交流プラザ大会議室, 名古屋市
    • 年月日
      2012-10-24 – 2012-10-24
  • [学会発表] Measurement of activated species generated by 60 Hz excited atmospheric pressure Ar plasma in atmospheric gas2012

    • 著者名/発表者名
      Keigo Takeda
    • 学会等名
      65th Annual Gaseous Electronics Conference
    • 発表場所
      ATT Conference Center, Texas, USA
    • 年月日
      2012-10-22 – 2012-10-26
  • [学会発表] Real-Time Electron Spin Resonance Study on Fungal Spores during Inactivation2012

    • 著者名/発表者名
      Kenji Ishikawa
    • 学会等名
      The 11th APCPST and 25th SPSM
    • 発表場所
      京都大学ローム記念館, 京都市
    • 年月日
      2012-10-02 – 2012-10-05
  • [学会発表] Effects of Carbon Nanowall Scaffold on HeLa Cell Culture2012

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Watanabe
    • 学会等名
      The 11th APCPST and 25th SPSM
    • 発表場所
      京都大学ローム記念館, 京都市
    • 年月日
      2012-10-02 – 2012-10-05
  • [学会発表] Analysis of the intracellular molecular mechanisms of plasma-activated medium mediated cell death in glioma brain tumor cells2012

    • 著者名/発表者名
      Hiromasa Tanaka
    • 学会等名
      The 11th APCPST and 25th SPSM
    • 発表場所
      京都大学ローム記念館, 京都市
    • 年月日
      2012-10-02 – 2012-10-05
  • [学会発表] プラズマ気相・表界面反応科学の最前線 ~プラズマと有機・生体との相互作用の解明~2012

    • 著者名/発表者名
      堀 勝
    • 学会等名
      第60回レオロジー討論会
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス, 名古屋市
    • 年月日
      2012-09-26 – 2012-09-28
    • 招待講演
  • [学会発表] Oxidative Inactivation Mechanism of Fungal Spores Employing Atmospheric-pressure Oxygen Radical Source2012

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Ohta
    • 学会等名
      International Union of Materials Research Societies - International Conference on Electronic Materials 2012
    • 発表場所
      パシフィコ横浜, 横浜市
    • 年月日
      2012-09-23 – 2012-09-28
  • [学会発表] プラズマ培養液によるグリオーマ脳腫瘍細胞の選択的殺傷2012

    • 著者名/発表者名
      田中宏昌
    • 学会等名
      平成24年秋季第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学城北地区・松山大学文京キャンパス, 松山市
    • 年月日
      2012-09-11 – 2012-09-14
  • [学会発表] 細胞培養に対するカーボンナノウォール足場の効果2012

    • 著者名/発表者名
      渡邊均
    • 学会等名
      平成24年秋季第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学城北地区・松山大学文京キャンパス, 松山市
    • 年月日
      2012-09-11 – 2012-09-14
  • [備考] 名古屋大学 堀・関根研究室

    • URL

      http://www.nuee.nagoya-u.ac.jp/labs/horilab/

  • [備考] 名古屋大学 プラズマナノ工学研究センター

    • URL

      http://www.plasma.engg.nagoya-u.ac.jp/

  • [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2013

    • 発明者名
      堀勝, 他9名
    • 権利者名
      名古屋大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2013/001139
    • 出願年月日
      2013-02-26
    • 外国
  • [産業財産権] 細胞培養基材および細胞培養方法2013

    • 発明者名
      堀 勝, 馬場嘉信, 岡本行広, 近藤博基
    • 権利者名
      堀 勝, 馬場嘉信, 岡本行広, 近藤博基
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2013/001973
    • 出願年月日
      2013-03-22
    • 外国

URL: 

公開日: 2018-02-02  

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