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。

在大气压等离子体在医学和农业方面的应用正在积极研究的同时，本研究项目试图阐明细胞对大气压低温等离子体照射的反应机制，以期为本研究奠定基础。主要研究人员正在重点研究从安全角度来看很重要的等离子体照射对 DNA 的影响，并正在进行进一步的分析。到2021年，我们将分析等离子体照射引起的碱基修饰（8-氧鸟嘌呤：8-oxoG），并证明基因组DNA中生成的8-oxoG在等离子体照射后得到修复，迄今为止分析的案例很少。对线粒体DNA的分析还表明，碱基修饰不仅发生在基因组DNA中，也发生在线粒体DNA中。 2022年，这些结果被总结并报告在一篇学术论文中。此外，如果由于等离子体照射而在核膜覆盖的DNA中发生碱基修饰，那么我们假设存在于核外的RNA中也发生碱基修饰。根据我们的分析，我们发现RNA中也发生碱基修饰结果表明。 2022年，在构建一个实验系统方面取得了进展，该系统可以进行详细分析，以明确细胞内哪些RNA受到了损害。此外，大气压低温等离子体照射被认为会提高细胞内活性氧水平并诱发上述核酸损伤，并且我们已经开始研究细胞内活性氧水平增加的机制。人们认为，通过等离子体照射，细胞周围的溶液中会产生活性氧并侵入细胞内，但如果它侵入细胞膜，则会在细胞膜上形成可逆的孔。然而，使用各种示踪剂的研究表明，等离子体会导致活性氧的产生。本研究中使用的辐射不会导致孔隙形成。

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）

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：
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