Investigation of cellular responses induced by low-dose cold atmosphereic pressure plasma irradiation

低剂量冷常压等离子体辐照诱导的细胞反应的研究

基本信息

批准号：
21H01074
负责人：
栗田弘史
金额：
$ 10.98万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

大気圧プラズマの医療や農業への応用が盛んに研究されている中で、本研究課題はその学術基盤の一端を担うべく大気圧低温プラズマ照射に対する細胞応答機構の解明を試みている。研究代表者は、プラズマ照射の安全性の観点からも重要なDNAへの影響に注目しており、さらなる解析を進めている。2021年度までにプラズマ照射による塩基修飾 (8-オキソグアニン：8-oxoG)について解析し、ゲノムDNAに生じた8-oxoGがプラズマ照射後に修復されること、また、これまでに解析例がほとんどないミトコンドリアDNAについても解析した結果、ゲノムDNAだけでなくミトコンドリアDNAにも塩基修飾が生じることが示された。2022年度はこれらの結果をまとめて学術論文として報告した。さらに、核膜で覆われたDNAに塩基修飾がプラズマ照射によって生じているならば、核外にも存在するRNAに塩基修飾が生じていると考えて解析した結果、RNAにも塩基修飾が生じることが示された。2022年度は、細胞内のどのRNAが損傷を受けているか明らかにすべく詳細な解析に向けた実験系構築が進んだ。また、大気圧低温プラズマ照射は細胞内の活性酸素レベルを増強し、上記の核酸損傷を誘発していると考えられるが、細胞内の活性酸素レベルが増大するメカニズムについて検討を始めた。細胞周辺の溶液にプラズマ照射によって活性酸素が生成し、これが細胞内に侵入していると考えられるが、細胞膜を介して侵入しているとすれば細胞膜上に可逆的な細孔が形成されていると考えたが、さまざまなトレーサーを用いて検討した結果、本研究でのプラズマ照射では細孔形成は生じないことが示唆された。

通过对大气压力等离子体在医疗和农业中的应用的积极研究，该研究主题试图阐明细胞对大气压力低温血浆辐照的机制，以便在其学术基础中发挥作用。研究人员从血浆照射的安全角度关注对DNA的重要影响，并正在进行进一步分析。到2021财年，通过血浆辐射分析了基础修饰（8-oxog），在血浆辐照后修复了基因组DNA中发生的8-氧化物，到目前为止，尚未分析的线粒体DNA在迄今尚未分析的线粒体DNA中表明，基本的修饰不仅发生在Genomic DNA中，而且在Mitochonial dna中也发生了。在2022财政年度，这些结果总结并报告为学术论文。此外，如果通过血浆照射覆盖在核膜的DNA中发生碱基的修饰，则分析表明，在RNA中也存在碱基的修饰，也存在于核之外的RNA中，并且表明RNA中也发生了基础修饰。在2022年，开发了实验系统以提供详细的分析，以阐明细胞中哪些RNA受损。此外，人们认为低温血浆辐照大气压会增加细胞中的活性氧水平，并诱导上述对核酸的损害，但我们已经开始研究细胞中活性氧的机制增加。血浆辐照在细胞周围的溶液中产生活性氧，这被认为会侵入细胞。但是，如果它通过细胞膜侵入，我们认为在细胞膜上形成了可逆毛孔，但是当我们使用各种示踪剂研究它们时，建议在本研究中血浆照射时不会发生孔隙形成。

项目成果

期刊论文数量（16）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

大気圧低温プラズマ照射によって生じる細胞内核酸塩基修飾と除去修復

常压低温等离子体辐照引起的细胞内核碱基修饰和去除修复

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
荒井寿美麗;Bidbayasakh Khulan;福田敦史;高島和則;栗田弘史
通讯作者：
栗田弘史

Quantitative analysis of OH radicals generated by non-thermal atmospheric pressure He microplasma jet

非热常压He微等离子体射流产生的OH自由基的定量分析

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
大槻凌介;松本雄太;鳥居岳大;橋本駿哉;栗田弘史;白藤立;呉準席
通讯作者：
呉準席

Oxidative modification in nuclear and mitochondrial DNA and its removal in A549 human lung cancer cells exposed to cold atmospheric-pressure plasma

暴露于冷常压等离子体的 A549 人肺癌细胞中核和线粒体 DNA 的氧化修饰及其去除

DOI：
10.35848/1347-4065/ac8536
发表时间：
2022
期刊：
Japanese Journal of Applied Physics
影响因子：
1.5
作者：
Arai Sumire;Bidbayasakh Khulan;Fukuda Atsushi;Takashima Kazunori;Kurita Hirofumi
通讯作者：
Kurita Hirofumi

Oxidative DNA damage in human lung cancer cells treated with non-thermal atmospheric-pressure plasma

非热常压等离子体处理人肺癌细胞中的氧化 DNA 损伤