| 研究領域 | プラズマ医療科学の創成 |
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| 研究課題/領域番号 |
24108002
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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, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80242824)
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| 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)
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| 研究期間 (年度) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| キーワード | プラズマ / ラジカル / 液中プラズマ / システムバイオロジー / メラノーマ |
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| 研究実績の概要 |
①超高電子密度大気圧プラズマ（NEAPP）の気相・液相計測と表界面反応の解明：研究代表者は、AC励起NEAPPジェットを細胞培養液に照射して、プラズマ活性溶液（PAM）の生成機構を解明している。雰囲気ガスの巻き込みによる気相中活性種をレーザー誘起蛍光分光（LIF）法によるOHラジカルの空間分布計測で行い、液相内のH2O2など活性種の生成機構について重要な知見を得た。A01節原班、A02池原班、A03平田班、田中班らとの共同研究で異なる構造のプラズマ源のプラズマパラメータや気相活性種の計測を進めた。液相中の活性種についても、スピントラップ電子スピン共鳴（ESR）法、化学プローブ法、イオンクロマトグラフィーの計測を公募近藤班や分担研究者らと行い、PAM内に窒酸化物が特徴的に生成することが分かった。
②NEAPP及びPAMの医療応用と細胞内分子機構の解明：A03吉川班との共同研究により、NEAPPの直接照射により起こるDNA酸化損傷や脂質過酸化の照射時間依存性が計測された。公募足立班との共同研究により、PAMがA549肺腺癌細胞においてはカスパーゼ非依存的アポトーシスを誘導することが分かった。研究分担者との共同研究により、NEAPPの直接照射により良性メラノーマ腫瘍が悪性に転化するときに遺伝子発現が増大するサイクリン遺伝子やメタロプロテアーゼ遺伝子の発現を抑えられることが分かった。名古屋大学医学部との共同研究により、（消化器外科）PAMが胃がん細胞に対してもアポトーシスを誘導し、（医学部眼科）PAMがレーザーにより誘起された脈絡膜新生血管を抑制することが分かった。
③バイオ材料の表面加工技術の開発：バイオ基材となるナノ材料などのパターン形成およびプラズマ表面化学修飾の効果の検討を進めた。
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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
①超高密度大気圧プラズマ（NEAPP）の気相・液相計測と表界面反応の解明：これまでに構築してきた医療プラズマ時空間粒子計測装置と生体表界面解析装置によって気相と液相ならびに生体表面の活性種生成とそれらの反応を体系的に解明するに至り、順調に進んでいる。特に異なる構造のプラズマ源の液相活性種の生成機構の相違について研究成果が進展した。
②NEAPP及びプラズマ活性溶液(PAM)の医療応用と細胞内分子機構の解明：PAMを用いた医療応用が当初の予想以上に波及効果をもたらし、名古屋大学医学部や岐阜薬科大学との共同研究の成果が次々と論文としてまとめられ公表された。PAMによる脳腫瘍培養細胞の選択的殺傷効果とその細胞内分子機構についてPlasma Medicine誌に報告した論文はその雑誌内において最もダウンロードされた論文となり、また国際会議において、PAMに関するセクションが設けられた。プラズマあるいはPAMによりアポトーシスが起こる細胞内分子機構についても新しい知見が次々と得られており、我が国がプラズマがん治療の作用機序の解明を先導して行っていると言える。
③バイオ材料の表面加工技術の開発：パターン形成基板上への細胞接着状態の特性把握を実施した。
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| 今後の研究の推進方策 |
①超高電子密度大気圧プラズマ(NEAPP)の気相・液相計測と表界面反応の解明：平成27年度は引き続き、各種プラズマ装置から供給される気相活性種の時空間分布の計測とともに、それら測定データを元にしたラジカルと光の寄与についても分析を進める。液相反応活性種については、共同研究を進めて新たに計測手法を導入し未知の有機物などを探索する。液中反応を総括化学反応モデリング等により定量的な分析にも取り組み、生体表界面反応機構の解明を目指す。
②NEAPP及びプラズマ活性溶液(PAM)の医療応用と細胞内分子機構の解明:：引き続き、PAMの医療応用を拡げるために、国際会議等における波及活動と多くの共同研究の機会を得るように努める。細胞内分子機構においてはどのような分子が影響を受けるのかの知見が蓄積されてきたので、さまざまな細胞におけるさまざまな環境（プラズマ制御条件）におけるシグナリングネットワークの変化を解析することによりシステムとしての理解を目指す。これらのアプローチによりプラズマのがん細胞に対するアポトーシス誘導機構と選択的殺傷機構をより深淵かつ統括的に理解することを目指す。また殺傷と再生・増殖を制御するプラズマの条件を探索しその細胞内分子機構の解明を目指す。
③バイオ材料の表面加工技術の開発：引き続き、プラズマプロセスされたバイオ基材への生体材料の接着効果を検証する。特に原子レベルでの表面化学修飾の効果の解明に注力する。
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