The 6th Workshop on Biological Applications of Plasma/Photon Processing


Abstracts
「プラズマ医療研究の概要と最新動向」
Satoshi Hamaguchi
Osaka University
浜口智志
大阪大学

DNA damage due to the irradiation of heavy particles: Research for the contribution of plasma oscillations produced from the irradiation of heavy particles


「重粒子線によるDNA損傷：重粒子線照射で生成するプラズマ振動の寄与を探る」
Kengo Moribayashi
Japan Atomic Energy Agency
森林健悟
日本原子力研究開発機構
This paper presents a theoretical study of the DNA damage due to the effect of the composite electric fields of H2O+ ions produced from the irradiation of a heavy ion onto a cell. A model for atomic and molecular processes in strong electric fields is developed. It is found that the composite electric fields increase the number of the events of electron impact ionization processes.

Bioelectrics Application for Plants Activation
「バイオエレクトリクス技術による植物の活性制御」
Douyan Wang
Pulsed Power Science Division
Priority Organization for Innovation and Excellence
Kumamoto University
王　斗艶
熊本大学　大学院先導機構　衝撃エネルギー科学分野
パルス電磁エネルギーで生成される極限状態が及ぼす生体作用およびその応用に関する研究をバイオエレクトリクスと呼び、バイオ技術、医療、農業、食品加工など、生物に関わる殆ど全ての分野への応用が期待されている。本研究では、とりわけ植物体への刺激反応および積極的な細胞活性化に注目しており、バイオエレクトリクス技術の植物工場普及への貢献を目指して構想を練っている。講演では、養殖スサビノリの機能性強化や変異体作製に応用可能な水中放電プラズマによる遺伝子の活性、水耕レタスの増産効果など基礎的な研究結果についてご紹介致します。

Indirect action of heavy ions on cell killing
「重粒子線誘発フリーラジカルの生物影響」
Ryoichi Hirayama, Yoshiya Furusawa
Next generation medical physics research program, Research Center for Charged Particle Therapy, National Institute of Radiological Sciences （NIRS）
平山亮一、古澤佳也
放射線医学総合研究所　重粒子医科学センター　次世代重粒子治療研究プログラム
重粒子線がん治療の特徴としてQOL（Quality of Life）の高さが挙げられる。現在、放医研では豊富な治療経験を基に、さらなるQOL向上を目指し、新たな治療装置を開発・運用を始め、従来から行われていた拡大ビーム照射法（ワブラー照射法）に加え、次世代技術である3次元スキャニング照射法を導入し運用を開始した。この新しい照射法の利点は、1）スポットビームで患部を塗りつぶすため照射領域が厳密に制御でき、正常部位への被ばくの低減が可能となる。2）ワブラー照射法では患者ごとの治療具（ボーラスや患者コリメータ）の作成および治療時の治療具の交換等が無くなるため、治療時間の短縮と運用コストの削減が望める。3）スポットビームではビームの利用効率が高く、コリメータ等から発生する二次放射線による被ばくリスクを軽減できる。このように3次元スキャニング照射法にはさまざまな利点があるが、生物学的な利点については不明な点が多い。そこで、我々は拡大ビーム照射法と3次元スキャニング照射法による二次粒子線の発生量の違いに着目し、重粒子線照射による水由来OHラジカルの生物影響を、細胞致死を指標に評価を行ったので報告する。

Study on the Biomechanical Response of Cells using Microfabricated Tools and Optics: Intracellular Force Transmission Involved in Cellular Functions
「微細加工ツールおよび光技術による細胞の力学応答解析：
細胞内での力の伝達と細胞の機能調整」
Kazuaki Nagayama
Department of Techno-Business Administration, Graduate School of Engineering, Nagoya Institute of Technology, Nagoya, Japan
長山和亮
名古屋工業大学
大学院工学研究科 産業戦略工学専攻
近年では，生体組織を構築する細胞が，生化学的要因だけでなく，自身に加わる力や変形に応じて，増殖性や運動性，物質産生などの機能を調整し，分化の方向までも変化させることが次々と明らかになってきている．細胞はどのようにして力を感知し，その情報を細胞内に伝えるのか？　それが細胞の機能変化に至るまでのプロセスは？　力や変形を操作して細胞の機能を制御できるか？　本研究会では，これらの疑問の解明を目指した我々の取り組みとして，主に次の基礎的研究内容を紹介する．１）細胞の足場に自由に力を負荷できる磁気駆動式マイクロピラーアレイを始めとした，細胞応答解析用の微細加工ツールとその応用．２）レーザアブレーション法を用いた細胞骨格の選択的切断と核内DNAへの影響について．これらの基礎工学技術の医学・薬学的応用について，分野をまたがり討論し，展望したい．

Glycan functions in the maintenance and differentiation of pluripotent stem cells
「多能性幹細胞の維持と分化における糖鎖の役割」
Shoko Nishihara
Department of Bioinformatics, Faculty of Engineering, Soka University
西原祥子
創価大学　工学部生命情報工学科
　生物の発生過程で、細胞表面に存在する糖鎖構造は、発生段階特異的に顕著に変化する。その最たるものが初期胚発生で、SSEA-1をはじめとする幾つかの糖鎖構造が、マウスES/iPS細胞やヒトES/iPS細胞の汎用マーカーになっている。このような糖鎖は、同時に細胞外因子からのシグナルを受け入れるための拠点を提供し、幹細胞の維持や分化に機能している。我々はこの点に注目し、マウスES細胞を用い、RNAiにより糖鎖合成に関わる糖転移酵素を網羅的にノックダウンした。ES細胞の未分化性・多能性維持に必須な糖鎖の探索を行い、それらの機能を明らかにしてきた。本講演では、現在までに得られている結果を中心に、(1)細胞表面の糖鎖の合成過程、(2)幹細胞における糖鎖の機能、さらには、(3)幹細胞研究における糖鎖研究の意義についてまで、議論したい。