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．

This study was conducted by the Institute of Physical Chemistry, Sendai University, and Harada University. In 2022, the Institute of Physical Chemistry and Harada University jointly conducted research on "(A) Construction of THz Shock Wave Irradiation Device" and "(B) Preparation of THz Shock Wave Irradiation of Biological Cells." (A)Construction of THz Shock Wave Irradiation Device for Long Time The output light of the regenerative amplifier is concentrated in the air, and the three-dimensional nonlinear optical process generates three-dimensional THz light (1mJ/cm2). The shock wave was transmitted to the culture medium, and the cells were cultured and irradiated. Cell irradiation microscope-based detection, cell inside and outside the structure of the material, cell morphology and movement of the state of change. 2022 year irradiation device construction. (B)THz shock wave irradiation of raw materials The study of cell function control for medical applications, the preparation of THz light impact assessment for gene damage repair and the preparation of THz light impact assessment. In this case, 0.1THz and 0.28THz were used to measure the amount of γ H2AX detected by DNA irradiation. As a result, DNA damage repair was induced by 0.28 THz electromagnetic wave irradiation. From now on, we'll compare the results.

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

THz Irradiation Reduces The DNA Damage Marker γH2AX In Human Cells: THz Wave Enhances DNA Damage Repair?

太赫兹辐射减少人体细胞中的 DNA 损伤标记 γH2AX：太赫兹波增强 DNA 损伤修复？

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

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

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

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