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A01 診る・作る

A01班 堀勝

計画概要

 プラズマ医療のための気相・表界面反応ダイナミクスの計測と体系化

  • 研究代表者:
    • 堀勝 (名古屋大学・大学院工学研究科・教授)
  • 研究分担者:
    • 鈴置 保雄 (名古屋大学・大学院工学研究科・教授)
    • 加藤 昌志 (名古屋大学・大学院医学系研究科・教授)
    • 秋山 真一 (名古屋大学・大学院医学系研究科・特任講師)
    • 平松 美根男 (名城大学・教授)
    • 近藤 博基 (名古屋大学・大学院工学研究科・准教授)
  • 連携研究者:
    • 関根 誠 (名古屋大学・大学院工学研究科・特任教授)
    • 石川 健治 (名古屋大学・大学院工学研究科・特任教授)
    • 竹田 圭吾 (名古屋大学・大学院工学研究科・助教)
    • 太田 貴之 (名城大学・准教授)
    • 田中 宏昌 (名古屋大学・大学院工学研究科・特任講師)
    • 田嶋 聡美 (名古屋大学・大学院工学研究科・特任准教授)
    • 矢嶋 伊知朗 (名古屋大学・大学院医学系研究科・講師)
    • 飯田 真智子 (名古屋大学・大学院医学系研究科・研究員)
  • 研究協力者:
    • 橋爪 博司 (名古屋大学・大学院工学研究科・特任助教)
    • 小又 尉広 (名古屋大学・大学院医学系研究科・研究員)

 我々は、これまでに、超高密度(1016 cm-3 以上)のプラズマを60Hz ACで簡便に励起するプラズマ源を開発し、卵巣癌培養細胞に直接照射することにより、卵巣癌培養細胞に選択的にアポトーシスを誘導できることを発見していたが、更にプラズマを細胞に直接照射せずに培養液に照射し、プラズマ照射された培養液を脳腫瘍培養細胞(グリオーマ)に投与することにより選択的にアポ トーシスを誘導することに成功した。また、プラズマ培養液が、生存・増殖シグナリングのハブとしての役割を果たしているAKTキナーゼを抑制するという細胞内分子機構を世界に先駆けて発見し、その成果を論文に公表し、地元の新聞に取り上げられている。
 非常に複雑な細胞内シグナリングネットワークとプラズマとの相互作用の解明は世界的にもプラズマ医療界の重要な課題と位置付けられている。そのような背景において、我々のグループによりプラズマ(培養液)ががん培養細胞及び正常培養細胞に及ぼす細胞内分子機構が次々と明らかにされていることは、現在まで のところ、当初の目的を達成していると言える。
 現在、生存・増殖シグナリングネットワークなどに存在する様々な生体分子がプラズマ(培養液)によりどのような影響を受けるのかを個々に詳細に調べると ともに、ゲノム全体でプラズマ(培養液)によりどのような影響を受けるのかを遺伝子発現レベルで解析し、プラズマ(培養液)から細胞死にいたる細胞内分子 機構の全貌解明、更にはプラズマ(培養液)ががん細胞を選択的に殺傷する細胞内分子機構の解明を目指す。

A01班 節原裕一

計画概要

 高度時空間制御による生体適合放電生成の基盤確立と革新的医療プラズマ源の創成

  • 研究代表者:A01班サブリーダー
    • 節原 裕一(大阪大学・接合科学研究所・教授)
      • プラズマ生成制御・表界面制御工学、総括・プラズマ源設計・特性解析
  • 研究分担者:
    • 小野 亮(東京大学・新領域創成科学研究科・准教授)
      • 高気圧プラズマ工学・プラズマ気相活性種計測
    • 小田 哲治(東京大学・工学研究科・教授)
      • 静電気・プラズマ工学・プラズマ特性解析
  • 連携研究者:
    • 阿部 浩也(大阪大学・接合科学研究所・准教授)
      • 固液界面制御工学・液中プラズマ反応性診断
    • 竹中 弘祐(大阪大学・接合科学研究所・助教)
      • プラズマ計測工学・プラズマ生成実験、プラズマ計測

 これまでに開発されてきた大気圧ならびに液相での放電生成技術では、その多くが高電圧による媒質の絶縁破壊を利用しており、ガス温度を低温に保っ た状態での非平衡プラズマの生成では、短時間パルスが繰り返される間欠的な放電となり、さらに放出空間での気相反応を伴うため、生体に照射される活性種 (ラジカル、イオン)が時間的にも空間的にも変動することが避けられなかった。
 このため、本研究では、気相・液相での独自のプラズマ生成・制御技術を礎に、1)放電励起源の最適化と流体制御による高度時空間制御(阪大)と、2)気 相活性粒子計測(東大)を加味した研究アプローチにより、生体適合性と制御性に優れた放電生成の基盤を確立する。さらに、本研究では、低侵襲治療をはじめ とする高度医療への展開を見据え、3)カテーテルに実装可能なサイズから臓器への照射が可能な広範囲分散型にわたる革新的な医療用プラズマ源の開発を目指 す。

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A01班 金子俊郎

計画概要

 ナノプラズマ制御技術の創成と局所照射による生体機能制御

  • 研究分担者
    • 佐藤岳彦(東北大学・流体科学研究所・教授)
    • 加藤俊顕(東北大学・大学院工学研究科・助教)
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 本研究では、筒状炭素物質であるカーボンナノチューブ(CNT)先端にナノサイズのプラズマを生成・制御する技術を創製し、ナノプラズマ局所照射 により生体機能を制御することで、高効率・低侵襲で遺伝子を細胞質内に導入する新しい遺伝子治療技術を開発することを目的としている。
 その実現のために、第一に、遺伝子のCNTからの放出、細胞質内への導入に重要な役割を果たす、CNT先端でのナノプラズマ生成技術の開発を行う。第二 に、遺伝子のCNTへの内包・輸送・放出技術の開発を行う。第三に、標的病変部位に輸送された遺伝子を細胞質内に導入するための二つの手法、(A)細胞膜 表面においてCNT先端でナノプラズマを生成することで、細胞膜との相互作用により遺伝子を導入、(B)表面修飾したCNTで細胞膜を通過させ、CNTが 細胞膜を通過後にCNT先端でナノプラズマを発生させることで遺伝子を放出し細胞質内部に直接導入、を確立する。さらに、ナノプラズマ照射による細胞反応 活性化等の生体機能制御技術を確立する。
 本研究では、A01:堀班、節原班との連携により、ナノプラズマ界面のリアルタイム測定法を確立し、A02:清水班との連携により、ナノプラズマ照射に よる生体機能制御及び遺伝子導入のメカニズムを理論的に解明でき、A03:田中班との連携により、ナノプラズマ照射の副作用、カーボンナノチューブの毒性 について医学的な立場から明らかにする。

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