Cell control technology by terahertz shockwave

太赫兹冲击波电池控制技术

• 批准号: 22K18992
• 负责人: 保科 宏道
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18992/
• 关键词: テラヘルツ光; 衝撃波; 生体分子; 細胞; アクチン; タンパク質; 操作

本研究は，理化学研究所テラヘルツ光研究グループ（仙台）の保科と，東北大学大学院農学研究科の原田による共同研究で進める．2022年度，保科は主に「(A) THz衝撃波照射装置の構築」を行い，原田は「(B)生細胞へのTHz衝撃波照射」の予備実験を行った．(A) THz衝撃波照射装置の構築保科は長時間の細胞照射実験を行うため，レーザーベースのTHz光源と蛍光顕微鏡，細胞培養システムを組み合わせた，テーブルトップ型THz衝撃波照射装置を構築した．再生増幅器の出力光を空気中で集光し，生成したプラズマから3次の非線形光学過程で発生したパルスTHz光（1mJ/cm2）を培地に照射する．発生した衝撃波は培地中を伝搬し，培地中のカバーガラス上に培養された生細胞に照射される．細胞は蛍光顕微鏡によって観測され，細胞内外のタンパク質構造，細胞の形態や運動状態の変化が得られる．２０２２年度は照射装置の構築を行った．(B) 生細胞へのTHz衝撃波照射原田らは上記装置を用いた実験の予備実験を行った．医療応用につながる細胞機能制御を探索するため，遺伝子損傷修復へのＴＨｚ光影響評価の予備実験を行った．実験では，0.1THzおよび0.28THzのテラヘルツの連続光をがん細胞に照射し，ＤＮＡダメージマーカーγH2AXの発現量を観測した．その結果，ＤＮＡ損傷修復過程に0.28THzの電磁波を照射すると，損傷修復が誘起される事を発見した．今後，パルステラヘルツ光を照射したときの結果との比較を行う．

这项研究将通过Riken Terahertz Light Research Group（Sendai）的Hoshina和Tohoku University农业研究生院的Harada进行联合研究。在2022年，Hoshina主要进行了“（a）构建THZ冲击波辐照装置”，而Harada进行了初步实验，“（b）对活细胞的THZ冲击波辐照”。 （A）Hoshina构建了THZ冲击波辐照装置以进行长期的细胞辐照实验，Hoshina构建了一个台式THZ冲击波辐照装置，该设备结合了基于激光的THZ光源，​​荧光显微镜和细胞培养系统。来自再生放大器的输出光集中在空气中，并用在生成的血浆中产生的第三阶非线性光学过程中产生的脉冲THZ光（1MJ/CM2）辐照介质。产生的冲击波通过培养基传播，并被辐射到介质的盖玻片上培养的活细胞上。通过荧光显微镜观察细胞，可以获得蛋白质结构，细胞形态和运动态的变化。在2022财年，我们建造了一个辐照装置。 （b）在活细胞Harada等人对THZ冲击波的照射。使用上述设备进行了初步实验。为了探索导致医疗应用的细胞功能控制，我们进行了初步实验，以评估THZ光对基因损伤修复的影响。在实验中，将癌细胞用0.1 THz和0.28 THz的连续Terahertz光照射，并观察到DNA损伤标记γH2AX的表达水平。结果，我们发现在DNA损伤修复过程中，电磁波的辐射为0.28 THZ引起损伤修复。将来，我们将将结果与用脉冲的Terahertz光照射的结果进行比较。

项目成果

テラヘルツ光照射によるDNA損傷修復の制御

太赫兹光照射控制DNA损伤修复

• 发表时间: 2022
• 作者: 上野佑也;山崎祥他;保科宏道;原田昌彦
• 通讯作者: 原田昌彦

テラヘルツ自由電子レーザーによる水中音響波発生とその応用

太赫兹自由电子激光器水下声波产生及其应用

• 发表时间: 2022
• 期刊: 光学
• 作者: 村山 亮介; 美馬 覚;田井野 徹; 野口 卓;大谷 知行;坪内雅明;山崎祥他;保科宏道;永井正也;磯山悟朗
• 通讯作者: 坪内雅明;山崎祥他;保科宏道;永井正也;磯山悟朗

THz irradiation effects on morphology of actin protein and cell function

太赫兹辐射对肌动蛋白形态和细胞功能的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Shota Yamazaki;Yuya Ueno;Yuichi Ogawa;Masahiko Harata;and Hiromichi Hoshina
• 通讯作者: and Hiromichi Hoshina

テラヘルツ光照射による蛋白質の構造変化と細胞機能への影響

太赫兹光照射引起的蛋白质结构变化及其对细胞功能的影响

• 发表时间: 2022
• 期刊: 信学技報
• 作者: 村山 亮介; 美馬 覚;田井野 徹; 野口 卓;大谷 知行;坪内雅明;山崎祥他;保科宏道;永井正也;磯山悟朗;保科宏道;山崎祥他;上野佑也;小川雄一;原田昌彦
• 通讯作者: 保科宏道;山崎祥他;上野佑也;小川雄一;原田昌彦

Modulation of DNA damage repair in living cells by THz irradiation

太赫兹辐射调节活细胞 DNA 损伤修复

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuya Ueno、 Shota Yamazaki;Hiromichi Hoshina;and Masahiko Harata
• 通讯作者: and Masahiko Harata