2013 Fiscal Year Annual Research Report
医療用マイルドプラズマによる創傷治癒の確立とプラズマー組織細胞交互作用の解明
Project Area | Plasma medical innovation |
Project/Area Number |
24108006
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Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
Principal Investigator |
池原 譲 独立行政法人産業技術総合研究所, 糖鎖医工学研究センター, 研究チーム長 (10311440)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
榊田 創 独立行政法人産業技術総合研究所, エネルギー技術研究部門, 研究グループ長 (90357088)
金 載浩 独立行政法人産業技術総合研究所, エネルギー技術研究部門, 主任研究員 (30376595)
中西 速夫 愛知県がんセンター(研究所), 腫瘍病理学部, 室長 (20207830)
池原 早苗 独立行政法人産業技術総合研究所, 糖鎖医工学研究センター, 産総研特別研究員 (50598779)
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Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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Keywords | 血液凝固 / タンパク凝固 / マウスモデル |
Research Abstract |
1)プラズマが作用する生体分子ネットワークの探索については、昨年度に引き続き、高周波凝固を比較対象として、プラズマ止血デバイスの使用で生じる血液凝固とそれに続く良好な創傷治癒の分子メカニズムの解析を実施した。マウスの背部皮膚を切開したことによる出血は、プラズマ処理によって速やかに生じた血液凝固物が出血点を塞ぐことにより、終息する。この現象を病理組織学的、超微形態学的な解析を行ったところ、プラズマを照射した出血点の周辺組織では、高周波凝固を使用した場合に観察される熱による損傷が生じていないことを明らかになった。次に、止血処置に続く創傷治癒のプロセスについて、遺伝子発現変化を網羅的に検索したところ、プラズマ照射を使用した場合は、高周波凝固を使用した場合に比べて、がんの増殖を刺激する分子群の発現が有為に低いことが明らかとなった。胃がんの手術などで使用すると、再発のリスクを抑えられると期待された。 2)プラズマによるタンパク凝集・分散を解析については、プラズマの作用する分子メカニズムの理論化のため、血液中タンパクの凝集・分散効果を対象に解析を進めている。今年度は、生体分子に作用するプラズマの時間的安定性や生成される粒子種の同定やパワー等々の測定を行い、医療機器の性能評価と安全性を定義できるパラメーターの可能性について、検討を行った。 胃がん手術などでの使用を想定すると、タンパク分子への作用をより正確に捉えて解析することが必要であるため、医療用プラズマ装置と同等の性能で、生体分子の量・体積に適した照射が可能となる生化学実験用システムの開発をすすめた。 このようなプラズマの質についても評価・計測することを可能とするため、近赤外分光法、可視分光、及びリアルタイム電流計測の手法を確立するとともに、生体分子表面での反応解析を可能とするべく生化学プラズマ実験技術の基盤確立を進めた。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
1)プラズマが作用する生体分子ネットワークの探索では、今年度までにa)組織病理学的解析、そして電子顕微鏡によるb)超微形態学的解析、DNAマイクロアレイを用いた網羅的なC)遺伝子発現解析を実施した。これら系統的な解析により、熱による組織損傷を生じない止血が、プラズマ処理によって速やかに生じた血液凝固物による出血点の被覆であることを明確にできた。結果、止血に引き続いて起こる創傷治癒のプロセスは、がんなどの細胞増殖を刺激する分子群の発現が有為に低く抑えられていることを明らかにした。 リンパ管内皮のほか、マウスすい臓がん細胞株をコラーゲンゲル中で三次元培養することに成功しており、細胞の増殖状態をリアルタイムで評価することが可能になった条項である。今後、これらのシステムを用いて、プラズマ止血デバイスを用いた止血処置が、すい臓がん細胞の増殖にどのような影響を与えるのか、解析を進める。 2)プラズマによるタンパク凝集・分散を解析では、タンパク質の機能改変への利用展開を行っていく必要があるため、生化学実験用のプラズマ発生システムの開発と計測を行っている。これまでに、発光しているプラズマ内の物質を同定するというために、可視及び近赤外領域の分光計測を行った結果、プラズマ中の窒素分子の温度が十分に低いことが確認された。また、被照射物表面近傍において、OH、活性窒素分子などの粒子がより多く存在することを見出そた。これらのことから、処置時の空間の環境、特に物質表面の状態を調べることは、生体分子との相互作用を理解する上で重要な要素であり、表面反応モデル構築への指針を得ることができたと考えている。 1) 2)に、提示した以上の状況を鑑み、現在までの達成度は、おおむね順調な進展にあると判断した。
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Strategy for Future Research Activity |
計画の変更予定はなく、当初の計画書に沿って進める方針であり、下記に概要を示す。 1)プラズマの作用する生体分子ネットワークの探索では、これまでに、プラズマ止血デバイスの使用で生じる血液凝固とそれに続く良好な創傷治癒の分子メカニズムを明らかにしてきた。そこで、見出した原理に照らし、すい臓がんや胃がんの手術などで使用された場合の有用性を説明できるエビデンスの取得を勧める。同時に、インビトロでも再現できたタンパク凝集の現象を中心に、その利用展開を図る。特に、創薬等ライフサイエンス研究での利用可能性を検討するなど、水平展開を開始する。 2)プラズマによるタンパク凝集・分散を解析では、血液中タンパクの凝集・分散効果についての解析を進めて整理し、プラズマの作用する分子メカニズムについて、理論化を進める。特に、タンパク・糖鎖機能改変技術に関する研究として、タンパク分子への作用をより正確に捉えて再現することで、プラズマによるタンパク質の凝集・分散効率へと反映させたいと考えている。 タンパク凝集の制御技術への展開としては、a)タンパク生化学実験で使用するできるプラズマ発生システムを完成させるともに、b)耐久性、持続性、使用環境における影響等の項目についての検討を進める。c) タンパク凝集・分散を生じさせるプラズマの評価を多角的に行うためにも、表面反応分析技術を活用することにより、プラズマによるタンパクの凝集・分散制御を試みる。
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[Journal Article] A Novel Glyco-biomarker for Ovarian Cancer That Detects Clear Cell Carcinoma.2014
Author(s)
31) Sogabe M, Nozaki H, Tanaka N, Kubota T, Kaji H, Kuno A, Togayachi A, Gotoh M, Nakanishi H, Nakanishi T, Mikami M, Suzuki N, Kiguchi K, Ikehara Y, Narimatsu H.
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Journal Title
J Proteome Res.
Volume: 13(3)
Pages: 1624-1635
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Application of a Glycoproteomics-Based Biomarker Development Method: Alteration in Glycan Structure on Colony Stimulating Factor 1 Receptor as a Possible Glycobiomarker Candidate for Evaluation of Liver Cirrhosis.2014
Author(s)
32) Ocho M, Togayachi A, Iio E, Kaji H, Kuno A, Sogabe M, Korenaga M, Gotoh M, Tanaka Y, Ikehara Y, Mizokami M, Narimatsu H.
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Journal Title
J Proteome Res.
Volume: 13(3)
Pages: 1428-1437
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] bloodC1galt1-deficient mice exhibit thrombocytopenia due to abnormal terminal differentiation of megakaryocytes. Blood.2013
Author(s)
Kudo T, Sato T, Hagiwara K, Kozuma Y, Yamaguchi T, Ikehara Y, Hamada M,Matsumoto K, Ema M, Murata S, Ohkohchi N, Narimatsu H, Takahash S
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Journal Title
Blood
Volume: 122(9)
Pages: 1649-1657
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Glycoproteomic Discovery of Serological Biomarker Candidates for HCV/HBVInfection-Associated Liver Fibrosis and Hepatocellular Carcinoma.2013
Author(s)
Kaji H, Ocho M, Togayachi A, Kuno A, Sogabe M, Ohkura T, Nozaki H, Angata T,Chiba Y, Ozaki H, Hirabayashi J, Tanaka Y, Mizokami.M, Ikehara Y, NarimatsuH
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Journal Title
J Proteome Res
Volume: 12(6)
Pages: 2630-2640
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Reconstruction of a robust glycodiagnostic agent supported by multiplelectin-assisted glycan profiling.2013
Author(s)
Kuno A, Sato T, Shimazaki H, Unno S, Saitou K, Kiyohara K, Sogabe M, TsurunoC, Takahama Y,Ikehara Y, Narimatsu H
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Journal Title
Proteomics Clin Appl.
Volume: 7
Pages: 642-647
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Plastin 3 Is a Novel Marker for Circulating Tumor Cells Undergoing the Epithelial–Mesenchymal Transition and Is Associated with Colorectal Cancer Prognosis.2013
Author(s)
Yokobori T, Iinuma H, Shimamura T, Imoto S, Sugimachi K, Ishii H, Iwatsuki M, Ota D, Ohkuma M, Iwaya T, Nishida N , Kogo R, Sudo T, Tanaka F, Shibata K, Toh H, Sato T, Barnard GF, Fukagawa T, Yamamoto S, Nakanishi H, Sasaki S, Miyano S, Watanabe T, Kuwano H, Mimori K, Pantel K, and Mori M.
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Journal Title
Cancer Res
Volume: 73(7)
Pages: 2059-2069
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] “Discharge characteristics of an atmospheric pressure cold plasma jet for medical applications”,2014
Author(s)
Jaeho Kim, Hajime Sakakita, Yuzuru Ikehara, Hiromasa Yamada, Yusuke Yamagishi, Satoru Kiyama, Masao Ichinose, Toru Niwa, Nobuyuki Shimizu, Sanae Ikehara, Hayao Nakanishi,
Organizer
5th International Conference on Plasma Medicine (ICPM5)
Place of Presentation
Nara Prefectural New Public Hall ,Nara, Japan
Year and Date
20140518-20140523
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[Presentation] “Characteristic measurement of plasma flare of medical equipment using low temperature plasma”2014
Author(s)
Hiromasa Yamada, Yusuke Yamagishi, Hajime Sakakita, Jaeho Kim, Yuzuru Ikehara, Toshiya Okazaki, Satoru Kiyama, Masanori Fujiwara, Sanae Ikehara, Hayao Nakanishi, Nobuyuki Shimizu, Masao Ichinose, Toru Niwa,
Organizer
5th International Conference on Plasma Medicine (ICPM5)
Place of Presentation
Nara Prefectural New Public Hall ,Nara, Japan
Year and Date
20140518-20140523
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[Presentation] Development of Medical Plasma Equipment for Blood Coagulation as a Novel Minimally Invasive Treatment2014
Author(s)
Hajime Sakakita, Yuzuru Ikehara, Nobuyuki Shimizu, Satoru Kiyama, Sanae Ikehara, Jaeho Kim, Hayao Nakanishi,
Organizer
The Joint Symposium of 8th International Symposium on Medical, Bio- and Nano-Electronics, and 5th International Workshop on Nanostructures & Nanoelectronics,
Place of Presentation
Sendai Japa
Year and Date
20140307-20140307
Invited
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[Presentation] Study on Electrostatic Characteristics of the neutral gas flow along the atmospheric pressure plasma jet,2014
Author(s)
Yusuke Yamagishi, Hajime Sakakita, Syuichiro Tsunoda, Jiro Kasahara, Jaeho Kim, Yuzuru Ikehara, Hiromasa Yamada, and Akiko Kubota, and Satoru Kiyama,
Organizer
8th International Conference on Reactive Plasmas 2014
Place of Presentation
福岡,日本
Year and Date
20140205-20140205
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[Presentation] Near-infrared emission measurements of a minimally invasive plasma used for medical applications2014
Author(s)
Hiromasa Yamada, Jaeho Kim, Hajime Sakakita, Yuzuru Ikehara, Toshiya Okazaki, Akiko Kubota, Satoru Kiyama, Yusuke Yamagishi, Masanori Fujiwara, Sanae Ikehara, Hayao Nakanishi, Nobuyuki Shimizu, Masao Ichinose, Toru Niwa,
Organizer
8th International Conference on Reactive Plasmas 2014
Place of Presentation
福岡,日本
Year and Date
20140205-20140205
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[Presentation] プラズマ止血について2013
Author(s)
池原 譲
Organizer
プラズマ材料科学第153委員会 第113回研究会
Place of Presentation
弘済会館(東京)
Year and Date
20130819-20130819
Invited
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[Presentation] Recent Research Activities of Innovative Plasma Technologies Group in AIST、Proc.2013
Author(s)
H. Sakakita, T. Fujii, M. Fujiwara, Y. Ikehara, S. Kato, J. Kim, H. Koguchi, I. Okuda, E. Takahashi, Y. Toyoshima, Dr. S. Kiyama, Dr. Y. Hirano, Mr. T. Shimada,
Organizer
Joint Symposium on Plasma and Electrostatic Technologies for Environmental Applications & 2nd Japan-Korea WG Meeting for Plasma Applications
Place of Presentation
下呂、日本
Year and Date
20130520-20130520
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