帯電液滴重畳反応性プラズマジェットによる高分子薬剤の高効率細胞内導入

利用带电液滴叠加反应等离子体射流高效地将聚合物药物引入细胞内

• 批准号: 15J01427
• 负责人: 佐々木 渉太
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J01427/
• 关键词: 大気圧プラズマ; HEPES; 水酸基ラジカル; スーパーオキシドアニオンラジカル; ペルオキシナイトライト; TRPチャネル; 薬剤導入; 細胞膜輸送; 過酸化水素; ライブイメージング; カルシウムイオンチャネル; レーザー誘起蛍光法

本研究では，帯電液滴重畳反応性プラズマジェットによる高分子薬剤の高効率細胞内導入実現を目的として，大気圧プラズマ照射が誘発する薬剤（遺伝子，タンパク質，抗がん剤）の細胞膜輸送機構を明らかにする実験を行った結果，以下のことを明らかにした．１．大気圧プラズマ照射HEPES緩衝生理食塩水（HBS）中に形成される化学反応系の理解: 前年度までに，プラズマ直接照射中にはOHラジカルが支配的に生成されることを明らかにしていた．今年度は，OHラジカルの主な反応相手として溶液に多量に含まれる有機物であるHEPESに着目して，化学反応系の理解を試みた．HEPES酸化物のESR測定及び各種選択的化学プローブによる検討の結果，プラズマ照射HBS中では，HEPESのラジカル化が持続的に起きており，数分に亘ってO2－/ONOO－といった短寿命活性種の低ドーズ放出が起きていることが示された．２．プラズマ照射HBS中の持続的O2－/ONOO－生成が誘導する細胞膜輸送の測定: 前年度までに，プラズマ照射HBSがTRPチャネル介在性の薬剤模擬分子摂取を誘導することを明らかにしていたが，上記のO2－/ONOO－との関連を調べた． O2-の不均化酵素であるスーパーオキシドディスムターゼを用いて，O2－が関わる反応系の関与を見出した．さらに，既存のONOO-ドナーであるSIN-1の添加によって，プラズマと同等の効果を得たことから，主要な作用因子はO2－/ONOO－である可能性が極めて高いと結論付けた．以上より，本研究では，第一にHBSに大気圧プラズマを照射することで，従来法に比べ極めて低いコスト（1/10000以下）でO2－/ONOO－を数分間に亘って供給する特異な反応系を形成できることを発見した．第二に，この反応系を細胞に作用させることで，TRPチャネル介在性薬剤摂取を促進可能であることを実証した．

This study aims to achieve high efficiency intracellular delivery of polymer compounds in aqueous solutions under high pressure and irradiation. 1. Understanding of chemical reaction system formed in HEPES buffered physiological water (HBS) under high pressure irradiation: the generation of OH dominated by direct irradiation in the previous year. This year, the main phase reaction of OH and HEPES was studied in solution containing organic compounds in large quantities. The ESR of HEPES acidified compounds was determined and the results of chemical reaction of various selected compounds were discussed. 2. Measurement of membrane transport induced by persistent O2-/ONOO-production in irradiated HBS: In the previous year, the relationship between O2-/ONOO-production and induction was noted. The relationship between O2-related enzymes and the reaction system has been revealed. In addition, the existing ONO-d SIN-1 is added to the O2-/ONO-d In this study, the first HBS with high pressure radiation was developed, and the second HBS with low pressure radiation (1/10000 or less) was developed. Second, the TRP system is activated by cells.

项目成果

Interaction between Plasma-activated Calcium Ion Channel and Uptake of Drug-simulated Molecule

血浆激活钙离子通道与药物模拟分子摄取之间的相互作用

• 发表时间: 2016
• 作者: S. Sasaki;K. Kikuchi;M. Kanzaki and T. Kaneko
• 通讯作者: M. Kanzaki and T. Kaneko

Activation of Sensory Channels in Cell Membrane Using Plasma-Generated Reactive Species

使用等离子体产生的反应物质激活细胞膜中的感觉通道

• 发表时间: 2016
• 作者: S. Sasaki;M. Kanzaki and T. Kaneko
• 通讯作者: M. Kanzaki and T. Kaneko

大気圧プラズマ照射によるヒト大腸がん細胞の細胞膜輸送変動の解明

通过大气压等离子体照射阐明人结肠癌细胞的细胞膜运输变化

• 发表时间: 2016
• 作者: 立川正憲;佐野大知;佐々木渉太;神崎展;寺崎哲也;金子俊郎
• 通讯作者: 金子俊郎

異種気液界面プラズマによる細胞膜透過性促進の比較

不同类型气液界面等离子体促进细胞膜通透性的比较

• 发表时间: 2017
• 作者: Tominaga;Y.;鄭 悦星，佐々木 渉太，神崎 展，金子 俊郎;本田 竜介，佐々木 渉太，髙島 圭介，神崎 展，佐藤 岳彦，金子 俊郎;金子俊郎，佐々木渉太，保苅雄太郎，鄭悦星，高島圭介，神崎展
• 通讯作者: 金子俊郎，佐々木渉太，保苅雄太郎，鄭悦星，高島圭介，神崎展

Investigation of compositions in plasma-irradiated buffer evoking TRP-channel mediated calcium response

研究等离子体照射缓冲液中的组合物引起 TRP 通道介导的钙反应

• 发表时间: 2017
• 作者: T. Kaneko，S. Sasaki，K. Takashima，T. Sato，M. Kanzaki;S. Sasaki，Y. Zheng，M. Kanzaki，and T. Kaneko
• 通讯作者: S. Sasaki，Y. Zheng，M. Kanzaki，and T. Kaneko