プラズマ活性溶液による癌細胞選択的殺傷効果に関する細胞内分子機構の解明

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18K03599
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 田中 宏昌 名古屋大学, 低温プラズマ科学研究センター, 教授 (00508129)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 低温プラズマ / プラズマ活性溶液 / 脳腫瘍培養細胞 / 遺伝子発現

研究実績の概要

これまでに名古屋大学内の医工連携の共同研究によりプラズマ活性溶液を発明し、プラズマがん治療の分野において世界を先導する成果を挙げてきた。特にプラズマ活性溶液と名付けたプラズマ照射した溶液によるがんへの殺傷効果を発見し、その分子機構解明に注力してきた。プラズマ照射した培養液をPAM、プラズマ照射した乳酸リンゲル液をPALと名付けたが、昨年度までにPAM投与した脳腫瘍培養細胞のマイクロアレイ解析及びリアルタイムPCR実験による遺伝子発現解析に基づき、PAMではGADD45シグナル伝達経路を通じて酸化ストレス依存性の細胞死を誘導するのに対し、PALでは酸化ストレスに依存しない細胞死を誘導し、未知のシグナル伝達経路の存在の可能性が示唆されたが、今年度はPAL投与した脳腫瘍培養細胞のマイクロアレイデータを解析した。これまでに8倍希釈、16倍希釈、32倍希釈のPAL投与した脳腫瘍培養細胞に関してRNA精製・cDNA合成を行い、マイクロアレイにより網羅的な遺伝子発現解析を行ったところ、8倍希釈PALにおいては、88遺伝子、16倍希釈PALにおいては、40遺伝子、32倍希釈PALでは、22遺伝子、2倍以上遺伝子発現量が上昇することが分かった。更に、8倍希釈PALと16倍希釈PALにおいて、遺伝子発現が2倍以上上昇する遺伝子は共通のセットが数多く存在し、細胞死誘導に関する遺伝子群であると推察された。今後、これらの遺伝子群の中から細胞死に関わるシグナル伝達経路の同定を進める予定である。

研究成果

• [雑誌論文] L-Dehydroascorbate efficiently degrades non-thermal plasma-induced hydrogen peroxide (2021)
  • 著者名/発表者名: Okazaki Yasumasa、Ishidzu Yuuri、Ito Fumiya、Tanaka Hiromasa、Hori Masaru、Toyokuni Shinya
  • 雑誌名: Archives of Biochemistry and Biophysics 巻: 700 ページ: 108762～108762
  • DOI: 10.1016/j.abb.2021.108762
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preclinical Verification of the Efficacy and Safety of Aqueous Plasma for Ovarian Cancer Therapy (2021)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Kae、Yoshikawa Nobuhisa、Mizuno Yuko、Ito Miwa、Tanaka Hiromasa、Mizuno Masaaki、Toyokuni Shinya、Hori Masaru、Kikkawa Fumitaka、Kajiyama Hiroaki
  • 雑誌名: Cancers 巻: 13 ページ: 1141～1141
  • DOI: 10.3390/cancers13051141
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Inside Front Cover: Plasma Process. Polym. 1/2021 (2021)
  • 著者名/発表者名: Hashizume Hiroshi、Kitano Hidemi、Mizuno Hiroko、Abe Akiko、Yuasa Genki、Tohno Satoe、Tanaka Hiromasa、Ishikawa Kenji、Matsumoto Shogo、Sakakibara Hitoshi、Nikawa Susumu、Maeshima Masayoshi、Mizuno Masaaki、Hori Masaru
  • 雑誌名: Plasma Processes and Polymers 巻: 18 ページ: 2170002～2170002
  • DOI: 10.1002/ppap.202170002
• [雑誌論文] Improvement of yield and grain quality by periodic cold plasma treatment with rice plants in a paddy field (2020)
  • 著者名/発表者名: Hashizume Hiroshi、Kitano Hidemi、Mizuno Hiroko、Abe Akiko、Yuasa Genki、Tohno Satoe、Tanaka Hiromasa、Ishikawa Kenji、Matsumoto Shogo、Sakakibara Hitoshi、Nikawa Susumu、Maeshima Masayoshi、Mizuno Masaaki、Hori Masaru
  • 雑誌名: Plasma Processes and Polymers 巻: 18 ページ: 2000181～2000181
  • DOI: 10.1002/ppap.202000181
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-thermal plasma?activated lactate solution kills U251SP glioblastoma cells in an innate reductive manner with altered metabolism (2020)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa Kenji、Hosoi Yugo、Tanaka Hiromasa、Jiang Li、Toyokuni Shinya、Nakamura Kae、Kajiyama Hiroaki、Kikkawa Fumitaka、Mizuno Masaaki、Hori Masaru
  • 雑誌名: Archives of Biochemistry and Biophysics 巻: 688 ページ: 108414～108414
  • DOI: 10.1016/j.abb.2020.108414
• [雑誌論文] Laser-induced-plasma-activated medium enables killing of HeLa cells (2020)
  • 著者名/発表者名: Kurokawa Yukihiro、Takeda Keigo、Ishikawa Kenji、Tanaka Hiromasa、Hori Masaru
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 13 ページ: 106001～106001
  • DOI: 10.35848/1882-0786/abb68c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adjusted multiple gases in the plasma flow induce differential antitumor potentials of plasma‐activated solutions (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Kae、Yoshikawa Nobuhisa、Yoshihara Masato、Ikeda Yoshiki、Higashida Akihiro、Niwa Akihiro、Jindo Takahiro、Tanaka Hiromasa、Ishikawa Kenji、Mizuno Masaaki、Toyokuni Shinya、Hori Masaru、Kikkawa Fumitaka、Kajiyama Hiroaki
  • 雑誌名: Plasma Processes and Polymers 巻: 17 ページ: 1900259～1900259
  • DOI: 10.1002/ppap.201900259
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic oxygen radical‐induced intracellular oxidization of mould spore cells (2020)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Yuta、Oh Jun‐Seok、Hashizume Hiroshi、Ohta Takayuki、Kato Masashi、Hori Masaru、Ito Masafumi
  • 雑誌名: Plasma Processes and Polymers 巻: 17 ページ: 2000001～2000001
  • DOI: 10.1002/ppap.202000001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Special issue: Advanced applications of plasmas in Life Sciences 2020 (2020)
  • 著者名/発表者名: Favia Pietro、Sardella Eloisa、Tanaka Hiromasa
  • 雑誌名: Plasma Processes and Polymers 巻: 17 ページ: 2070028～2070028
  • DOI: 10.1002/ppap.202070028
• [学会発表] Plasma activated Ringer's lactate solution affected cellular respiratory system on HeLa cells. (2020)
  • 著者名/発表者名: Hiromasa Tanaka, Shogo Maeda, Kae Nakamura, Hiroshi Hashizume, Kenji Ishikawa, Mikako Ito, Kinji Ohno, Masaaki Mizuno, Shinya Toyokuni, Hiroaki Kajiyama, Fumitaka Kikkawa, and Masaru Hori.
  • 学会等名: 73th Annual Gaseous Electronics Virtual Conference
  • 国際学会
• [学会発表] 様々なプラズマ活性溶液による細胞死の作用機序 (2020)
  • 著者名/発表者名: 田中 宏昌、堀 勝
  • 学会等名: 第81回応用物理学会秋季学術講演会
  • 招待講演
• [図書] Plasma Cancer Therapy (2020)
  • 著者名/発表者名: Hiromasa Tanaka, Mounir Laroussi, Sander Bekeschus, Dayun Yan, Masaru Hori, and Michael Keidar
  • 総ページ数: 303
  • 出版者: Springer
  • ISBN: 978-3-030-49966-2
• [備考] 低温プラズマ科学研究センター
  • URL: https://www.plasma.nagoya-u.ac.jp/
• [産業財産権] イネの生産方法 (2020)
  • 発明者名: 堀勝、田中宏昌、他7名
  • 権利者名: 堀勝、田中宏昌、他7名
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2020-141466