Effect of High Power Microwave on Mammalian Cells

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時間幅マイクロ秒以下でかつ電界強度１００ｋV／ｍを超えるパルス大電力は，生体に対して非加熱的に，細胞膜，細胞内小器官やタンパク質などの生体構成要素に強い静電的・誘電的なストレスを与える。このストレスは細胞分裂や細胞死に関わる多様な生体応答を条件依存的に誘導することから、この作用を利用した癌治療研究が欧米で進んでいる。病巣にパルス大電力を印加するため、多くの場合、体内に導入した電極で対象を直接挟む方法がとられるが、侵襲的であり適用箇所の自由度が小さい。本研究は，体外からパルス電磁波を体内の病巣に収束させる非侵襲的な方法を想定し，大電力パルスマイクロ波（ＨＰＭ）の生体への影響を明らかにすることを目的とする。平成２９年度は，まず、前年度に製作したＨＰＭ発生装置を稼働し，ＨＰＭの周波数、瞬時電力や，それらの調整範囲など，装置の特性を明らかにした。得られたＨＰＭの電界強度は３００ｋV／ｍ、周波数帯は２．７～５．０ＧＨｚであり、事前に荷電粒子ビーム・電磁界統合解析ソフトウェアを用いて得た予測と同程度の性能が得られた。次に，この装置を用いてヒト由来子宮頸がん細胞にＨＰＭを照射し、細胞死、アポトーシス活性、細胞形態変化、細胞増殖活性を調べた。その結果、現在の照射条件では細胞死はほとんど起こらず、アポトーシス活性の上昇も見られなかった。一方、細胞膨張や、細胞内小器官の様態変化などの明らかな細胞応答の変化が確認された（国際会議等で発表）。引き続き、生化学的手法によって解析を進めるとともにＨＰＭの電力向上などによってより強いＨＰＭ照射条件を適用できるようにして、当初計画の目標であるＨＰＭの生体作用を追求する。なお、平成２９年度中に研究分担者が異動したため、平成３０年度（最終年度）の本事業の継続をしないこととした。