バースト高周波高電界の生体作用とその制御およびがん治療への応用

突发高频高电场的生物学效应、控制及其在癌症治疗中的应用

• 批准号: 09J56542
• 负责人: 矢野 正彦
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kumamoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J56542/
• 关键词: バースト高周波高電界; アポトーシス誘導; 細胞増殖の活性化; 増殖活性

本研究は電界強度100kV/mを超える高周波高電界によって動物細胞の反応や活性を制御し,最終的にはがん治療などの,医療分野への応用を目指すものであり,平成23年度は,昨年度得られた細胞の増殖活性のパラメータについて,その周波数や印加回数,電界強度への依存性を網羅的に調査し,与える影響の違いを明らかにした.また,細胞増殖の活性化に特に顕著な印加回数,電界強度の条件で,細胞がどのような反応を内部で引き起こしているのかをPCR法を用いて解析を行った.実験の結果,通常,細胞の増殖に関わる膜近傍のタンパク質発現に関わる遺伝子や,タンパク質翻訳に関わる転写因子などの発現がみられた.しかし,シグナルの伝達は連鎖反応により下流へと繋がるが,今回の反応は中間にある遺伝子発現がみられず,ストレス性の別経路が強く関わっている可能性を示した.また,21年度に行なわれた熱ストレスを含まない細胞死誘導の基礎実験について,そのメカニズムを検討,実験しその成果を発表した.電界印加により,細胞内のカルシウム濃度が一時的に上昇する現象は知られているが,瞬間的な濃度の上昇では外的な要因のネクローシスと判断される.アポトーシスにおけるカルシウムイオンの増減現象はカルシウム振動とよばれ,周期的にイオン濃度が増加し,シグナルを伝える.細胞死誘導実験では,電界印加におけるカルシウムバーストを周期的に繰り返し,疑似的なアポトーシスシグナルを伝達させ,最終的にDNAの断片化を引き起こしたのではないかと考えられる.実際に,電界印加によるカルシウムイオンの増加や,そのパラメータ依存も確認しており,高周波高電界による電気ストレスが,生体反応の制御およびがん細胞や組織に対して非常に有効な治療手段となる可能性を示した.

In this study, the cell proliferation activity of animals was controlled by the high frequency and high frequency electric field with the electric field intensity of 100kV/m, and the final treatment and medical application were indicated. The cell proliferation activity was investigated in the first and last years, and the dependence of the frequency and the number of cycles on the electric field intensity was investigated. The activation of cell proliferation is characterized by the number of cycles and the strength of the electric field. The PCR method is used to analyze the cell proliferation. As a result, cell proliferation is usually associated with the development of a protein near the membrane, and the development of a protein is associated with the development of a protein. The possibility of a chain reaction is shown in the following table. In 2011, the company launched a series of research and development projects, including the basic research on cell death induction, and the results of research and development. The phenomenon of transient increase in intracellular concentration due to electrical induction is known, and the phenomenon of transient increase in intracellular concentration due to external factors is judged. The phenomenon of decrease in the concentration of the periodic vibration and the periodic increase in the concentration of the periodic vibration. Cell death induction is the first step in the process of DNA fragmentation, and the second step in the process of DNA fragmentation. In fact, the increase in the number of cells in the electric field and the dependence on the number of cells in the electric field confirm that the electric field in the high-frequency high-frequency field has the possibility of controlling the biological reaction and showing the possibility of very effective treatment methods for the cells and tissues.

项目成果

Gene Analysis of HeLa Cells Subjected to Intense Burst Sinusoidal Electric Fields

强脉冲正弦电场作用下 HeLa 细胞的基因分析

• 发表时间: 2011
• 作者: Naoyuki Nomura;Masahiko Yano;Sunao Katsuki;Hidenori Akiyama;Keisuke Abe;Shin-Ichi Abe;Masahiko Yano
• 通讯作者: Masahiko Yano

Intracellular DNA Damage Induced by Non-thermal, Intense Narrowband Electric Fields

• DOI: 10.1109/tdei.2009.5293940
• 发表时间: 2009-10-01
• 期刊: IEEE TRANSACTIONS ON DIELECTRICS AND ELECTRICAL INSULATION
• 影响因子: 3.1
• 作者: Nomura, Naoyuki;Yano, Masahiko;Abe, Shin-Ichi
• 通讯作者: Abe, Shin-Ichi

Frequency Dependence of HeLa cell Response to the Application of Bur st RF Fields

HeLa 细胞响应对突发射频场应用的频率依赖性

• 发表时间: 2010
• 作者: Naoyuki Nomura;Masahiko Yano;Sunao Katsuki;Hidenori Akiyama;Keisuke Abe;Shin-Ichi Abe;Masahiko Yano;Koji Shirai;Masahiko Yano;白井洸志;Masahiko Yano;Koji Shirai;Masahiko Yano
• 通讯作者: Masahiko Yano

Non-thermal and Transient Thermal Effects of Burst 100MHz Sinusoidal Electric Fields on Apoptotic Activity in HeLa Cells

突发 100MHz 正弦电场的非热和瞬态热效应对 HeLa 细胞凋亡活性的影响

• 发表时间: 2010
• 期刊: IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical insulation (印刷中)
• 作者: Sunao Katsuki;Kazunori Mitsutake;Masahiko Yano;Hidenori Akiyama;Hirofumi Kai;Tsuyoshi Shuto
• 通讯作者: Tsuyoshi Shuto

バイオエレクトリクス-パルス高電界の生体作用とバイオ・医療応用-

生物电学 - 脉冲高电场的生物效应和生物/医学应用 -

• 发表时间: 2009
• 期刊: 静電気学会誌 33巻
• 作者: 勝木淳、矢野正彦、佐久川貴志、波平隆男、S.H.R Hosseini;矢野憲一、秋山秀典
• 通讯作者: 矢野憲一、秋山秀典