Investigation of cellular responses induced by low-dose cold atmosphereic pressure plasma irradiation

低剂量冷常压等离子体辐照诱导的细胞反应的研究

• 批准号: 21H01074
• 负责人: 栗田 弘史
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: Toyohashi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01074/
• 关键词: 大気圧低温プラズマ; プラズマ医療応用; 酸化ストレス; 生体分子損傷; 大気圧プラズマ; プラズマ生物応用; プラズマ医療

大気圧プラズマの医療や農業への応用が盛んに研究されている中で、本研究課題はその学術基盤の一端を担うべく大気圧低温プラズマ照射に対する細胞応答機構の解明を試みている。研究代表者は、プラズマ照射の安全性の観点からも重要なDNAへの影響に注目しており、さらなる解析を進めている。2021年度までにプラズマ照射による塩基修飾 (8-オキソグアニン：8-oxoG)について解析し、ゲノムDNAに生じた8-oxoGがプラズマ照射後に修復されること、また、これまでに解析例がほとんどないミトコンドリアDNAについても解析した結果、ゲノムDNAだけでなくミトコンドリアDNAにも塩基修飾が生じることが示された。2022年度はこれらの結果をまとめて学術論文として報告した。さらに、核膜で覆われたDNAに塩基修飾がプラズマ照射によって生じているならば、核外にも存在するRNAに塩基修飾が生じていると考えて解析した結果、RNAにも塩基修飾が生じることが示された。2022年度は、細胞内のどのRNAが損傷を受けているか明らかにすべく詳細な解析に向けた実験系構築が進んだ。また、大気圧低温プラズマ照射は細胞内の活性酸素レベルを増強し、上記の核酸損傷を誘発していると考えられるが、細胞内の活性酸素レベルが増大するメカニズムについて検討を始めた。細胞周辺の溶液にプラズマ照射によって活性酸素が生成し、これが細胞内に侵入していると考えられるが、細胞膜を介して侵入しているとすれば細胞膜上に可逆的な細孔が形成されていると考えたが、さまざまなトレーサーを用いて検討した結果、本研究でのプラズマ照射では細孔形成は生じないことが示唆された。

The research on the application of high pressure and low temperature in medical and agricultural fields is carried out in the middle of the academic base of this research project. Study representatives are focusing on the safety aspects of radiation exposure and on the effects of DNA damage. In 2021, the analysis of 8-oxoG (8-oxoG) in irradiated DNA showed that 8-oxoG (8-oxoG) in irradiated DNA was the most effective method for repair of irradiated DNA. 2022 academic paper report The results of the analysis showed that the DNA gene modification was produced by irradiation, and the RNA gene modification was produced by irradiation. In 2022, the RNA damage in cells was analyzed in detail and the system construction was improved. In addition, high pressure and low temperature irradiation can increase the activity of active acid in cells, induce nucleic acid damage, and increase the activity of active acid in cells. The cell cycle solution was irradiated to produce active acid, which was then introduced into the cell membrane. The reversible pore formation in the cell membrane was investigated. The results of this study showed that the pore formation was induced by irradiation.

项目成果

大気圧低温プラズマ照射によって生じる細胞内核酸塩基修飾と除去修復

常压低温等离子体辐照引起的细胞内核碱基修饰和去除修复

• 发表时间: 2021
• 作者: 荒井 寿美麗;Bidbayasakh Khulan;福田 敦史;高島 和則;栗田 弘史
• 通讯作者: 栗田 弘史

Quantitative analysis of OH radicals generated by non-thermal atmospheric pressure He microplasma jet

非热常压He微等离子体射流产生的OH自由基的定量分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 大槻 凌介;松本 雄太;鳥居 岳大;橋本 駿哉;栗田 弘史;白藤 立;呉 準席
• 通讯作者: 呉 準席

Oxidative modification in nuclear and mitochondrial DNA and its removal in A549 human lung cancer cells exposed to cold atmospheric-pressure plasma

暴露于冷常压等离子体的 A549 人肺癌细胞中核和线粒体 DNA 的氧化修饰及其去除

• DOI: 10.35848/1347-4065/ac8536
• 发表时间: 2022
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Arai Sumire;Bidbayasakh Khulan;Fukuda Atsushi;Takashima Kazunori;Kurita Hirofumi
• 通讯作者: Kurita Hirofumi

Oxidative DNA damage in human lung cancer cells treated with non-thermal atmospheric-pressure plasma

非热常压等离子体处理人肺癌细胞中的氧化 DNA 损伤

• 发表时间: 2023
• 作者: Hirofumi Kurita;Khulan Bidbayasakh;Nao Kitajima and Sumire Arai
• 通讯作者: Nao Kitajima and Sumire Arai

大気圧低温プラズマ照射によって誘発される酸化的核酸損傷の解析

常压低温等离子体辐照引起的氧化核酸损伤分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 栗田 弘史;北嶋 侃;ビドバヤサフ ホラン;荒井 寿美麗
• 通讯作者: 荒井 寿美麗