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 は riken institute テ ラ ヘ ル ツ light research グ ル ー プ (sendai) の beaufoy と, northeast university agronomy college researchment department の harada に よ る で joint research into め る. In 2022, the main project of the museum of Science and Technology is に "(A) Construction of THz impact wave irradiation Device" を, and the preparatory laboratory of Harada is を った "(B) biological cell へ THz impact wave irradiation" った. (A) THz blunt shock wave radiation device の build beaufoy は の cells irradiation for A long time be 験 を line う た め, レ ー ザ ー ベ ー ス の THz source と 蛍 light 顕 micro lens, cell culture シ ス テ ム を group み close わ せ た, テ ー ブ ル ト ッ プ type THz blunt shock wave radiation device を build し た. Regeneration の rights of device output optical を empty 気 で し set light, generate し た プ ラ ズ マ か ら three の nonlinear optical process で 発 raw し た パ ル ス THz optical (1 mj/cm2) を petty に irradiation す る. The た impact wave is generated, the を伝 in the culture ground is moved, the <s:1> カバ in the culture ground is ガラス, the に cultured された biological cells are に irradiated される. Cell は 蛍 light 顕 micromirror に よ っ て 観 measuring さ れ, inside and outside cells の タ ン パ ク structure, cell や motions の の form - the が must ら れ る. The construction of the <s:1> irradiation device in 2022 was を rows った. (B) The biological cells へ <s:1> THz impact waves irradiate the harada ら ら the above-mentioned device を using the <s:1> た laboratory <e:1> to prepare the laboratory を line った. Medical 応 with に つ な が る cell function suppression を explore す る た め, heritage 伝 child injury repair へ の THz optical effect evaluation of 価 の reserve be 験 を line っ た. Be 験 で は, 0.1 THz お よ び 0.28 THz の テ ラ ヘ ル ツ の even 続 light を が に irradiation し ん cells, DNA ダ メ ー ジ マ ー カ ー gamma H2AX の 発 now quantity を 観 measuring し た. そ の as a result, DNA damage repair process に 0.28 THz の を electromagnetic wave irradiation す る と, damage repair が induced さ れ る matter を 発 see し た. In the future, the results of パ, ステラヘ, ステラヘ and <s:1> light を irradiating たと and を will be と and う respectively.

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