東北大学は2016年5月13日、細胞がプラズマを感受する機構を発見したと発表した。同大学大学院工学研究科の佐々木渉太大学院生、同医工学研究科の神崎展准教授、同工学研究科の金子俊郎教授の研究グループによるもので、成果は同月12日に英科学誌「Scientific Reports」オンライン版に掲載された。

近年、低温な大気圧プラズマジェットを医療へ応用する「プラズマ医療」の研究が進み、がん治療、創傷治癒、低侵襲止血、遺伝子導入などで有効だと報告されている。治療効果の多くは、大気圧プラズマが生成する活性酸素種・窒素種に起因するが、細胞が感知できる活性種の種類や感知する機構については不明な点が多かった。

今回、同研究グループは、幅広い細胞応答に関連する細胞内Ca2+（カルシウムイオン）濃度に着目。大気圧ヘリウムプラズマを照射した生理食塩水を加えた後の細胞内Ca2+濃度を、さまざまな環境下で観測した。

プラズマを10秒照射した生理食塩水を細胞に滴下すると、生理的な細胞内カルシウム上昇が見られた。この細胞内Ca2+濃度上昇は、細胞外にCa2+がない場合には見られず、細胞膜のTRP（一過性受容器電位）チャネル阻害剤のRuthenium RedとSKF96365で抑制されたため、細胞外から細胞内へTRPチャネルを介してCa2+が流入していることが分かった。

また、プラズマ照射溶液を細胞に添加するまでの時間の経過に伴い、細胞内Ca2+濃度上昇への効果は弱まった。このことから、プラズマ照射溶液中で数分程度で効果が消える短寿命活性種が、生理応答のトリガとなるTRPチャネルを活性化させ、Ca2+流入を誘発していることが明らかとなった。

TRPチャネルを介したカルシウム流入は、さまざまな細胞で重要な役割を担っている。例えば神経細胞では、人間が痛みや熱さ・冷たさ、味覚を感じるセンサーとして働くといわれている。今回の発見は、プラズマの作用機構を理解するための新たな視点となるもので、プラズマ医療科学の発展につながることが期待される。

プラズマ照射によるTRPチャネル活性化のイメージ図

プラズマ照射溶液が誘導する細胞内Ca2+濃度上昇。a：各時刻の細胞内Ca2+濃度変化を示す蛍光図。b：プラズマ照射溶液・過酸化水素水添加後の細胞内Ca2+濃度変化。c：添加220秒後の細胞内Ca2+濃度変化割合。

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