Es sollten die Wirkungen einer ausgedehnten Exposition bei einem breiten Terahertz-Spektrum auf die Zellfunktionen untersucht werden, die eng mit der Gen-Transkription in Mäuse-Stammzellen verbunden sind.
Zusätzlich wurden Computer-Simulationen zu molekularen Dynamiken durchgeführt.
| Exposition | Parameter |
|---|---|
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Exposition 1:
10 THz
Modulationsart:
gepulst
Expositionsdauer:
kontinuierlich für 2, 4, 6 und 9 h
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broad-spectrum THz radiation centered at ~10 THz
| Frequenz | 10 THz |
|---|---|
| Typ | |
| Expositionsdauer | kontinuierlich für 2, 4, 6 und 9 h |
| Expositionsquelle | |
|---|---|
| Aufbau | field directed at the bottom of the parafilm-sealed culture dish; irradiated and control dishes in thermal contact |
| Schein-Exposition | Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt. |
| Messgröße | Wert | Typ | Methode | Masse | Bemerkungen |
|---|---|---|---|---|---|
| Leistung | 30 MW | Spitzenwert | - | - | pro Puls |
| Leistungsflussdichte | 1 mW/cm² | Mittelwert über Zeit | - | - | Breitband |
Lipid-ähnliche Einschlüsse traten im Zytoplasma nach sechstündiger Exposition auf. Eine ausgedehnte Exposition (9 h) führte zu spezifischen Veränderungen in den zellulären Funktionen, die eng mit der Gen-Transkription verbunden sind. Die Biochip-Daten zeigten, dass, während 89% der Gene in den Mäuse-Stammzellen nicht auf die angelegte Terahertz-Exposition reagierten, bestimmte Gene aktiviert (ca. 6% der Gene, mehr als zweifache Hochregulierung) und andere unterdrückt (ca. 5% der Gene, mehr als zweifache Runterregulierung) wurden. Die RT-PCR-Experimente mit ausgewählten Gen-Sonden, die den Transkripten der drei Gen-Gruppen (d.h. runterregulierte, hochregulierte Gene und unveränderte Regulation) entsprachen, bestätigten die Gen-spezifische Wirkung. Die Reaktion war nicht nur Gen-spezifisch, sondern auch abhängig von den Expositions-Bedingungen (d.h. Expositions-Dauer).
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die angelegte Terahertz-Befeldung die Zelldifferenzierung in Richtung eines adipösen Phänotyps forciert, indem der Transkriptionsfaktor "Peroxisom-Proliferator-aktivierter Rezeptor-gamma" (PPARG) aktiviert wird. Letztlich deuten die Computer-Simulationen zu den molekularen Dynamiken darauf hin, dass sich die örtlichen "Breathing"-Dynamik der DNA des PPARG-Promotors mit der Gen-spezifischen Reaktion auf die Terahertz-Befeldung deckt.
Die Autoren schlagen vor, dass eine Terahertz-Exposition ein wirksames Werkzeug für die zelluläre Umkodierung ist.
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