研究のタイプ: 医学／生物学の研究 (experimental study)

[死亡閾値の決定およびテラヘルツ（THz）特異的遺伝子発現特性の同定] med./bio.

Determination of death thresholds and identification of Terahertz (THz)-specific gene expression signatures

著者: Wilmink GJ, Ibey BL, Roth CL, Vincelette RL, Rivest BD, Horn CB, Bernhard J, Roberson D, Roach WP
掲載誌: Optical interactions with tissues and cells XXI: 25 - 27 January 2010, San Francisco, California, United States. SPIE, 2010: 75620K
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この研究は、いくつかのヒト細胞株に高出力のテラヘルツ（THz）放射ばく露を与え、細胞死の閾値と遺伝子発現プロファイルを分析した。ばく露には光ポンピング分子ガスTHz源（2.52 THz、227 mW / cm2）を用いた。MlT生存率アッセイ、およびフローサイトメトリを用いて、Jurkat細胞において細胞の壊死およびアポトーシスの閾値を決定した。さらに、共焦点顕微鏡を用いて、真皮線維芽細胞単層において致命的な空間領域を識別した。また、皮膚線維芽細胞にTHzばく露後、マイクロアレイ遺伝子チップを用いて転写応答を分析し、THz特異的な遺伝子発現パターンの有無を判定した。その結果、30分間のTHzばく露を受けたJurkat細胞での生存率は60 %、40分間のTHzばく露では20 %であった；THzによって誘発された細胞死は、壊死とアポトーシスの両方のプロセスを経ていることが示された；マイクロアレイデータは、THzばく露を受けた皮膚線維芽細胞において、いくつかの遺伝子発現増加を示した、と報告している。

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研究目的（著者による）

To study if high-power THz radiation causes cellular and/or molecular effects in human Jurkat cells and dermal fibroblast cell lines.

影響評価項目

ばく露

ばく露 パラメータ
ばく露1: 2.52 THz
ばく露時間: continuous for up to 15 s
cell viability experiments with fibroblasts
ばく露2: 2.52 THz
ばく露時間: continuous for 1 min or 2 min
gene expression experiments
ばく露3: 2.52 THz
ばく露時間: continuous for 5, 10, 20, 30, 40 min
cell viability experiments with Jurkat cells

ばく露1

主たる特性
周波数 2.52 THz
タイプ
  • electromagnetic field
ばく露時間 continuous for up to 15 s
Additional information cell viability experiments with fibroblasts
ばく露装置
ばく露の発生源／構造
  • far-infrared optically pumped THz laser system
チャンバの詳細 25.4 mm 90° off-axis gold parabolic mirror used to focus the THz beam on the cell cultures in 35 mm petri dishes
ばく露装置の詳細 exposure system consists of a 50 W tunable CO2 pump laser, a pump frequency laser lock, and two non-folded THz laser cells; CO2 laser (tuned to 9P36) used to excite the rotational bands of methanol (at 380 mTorr), difluoromethane and methyl chloride
Sham exposure A sham exposure was conducted.
パラメータ
測定量 値 種別 Method Mass 備考
電力密度 227 mW/cm² - - - -

ばく露2

主たる特性
周波数 2.52 THz
タイプ
  • electromagnetic field
ばく露時間 continuous for 1 min or 2 min
Additional information gene expression experiments
ばく露装置
ばく露の発生源／構造
  • E1と同じ装置
ばく露装置の詳細 cells exposed in plates with 24 wells
Sham exposure A sham exposure was conducted.
パラメータ
測定量 値 種別 Method Mass 備考
電力密度 227 mW/cm² - - - -

ばく露3

主たる特性
周波数 2.52 THz
タイプ
  • electromagnetic field
ばく露時間 continuous for 5, 10, 20, 30, 40 min
Additional information cell viability experiments with Jurkat cells
ばく露装置
ばく露の発生源／構造
  • E1と同じ装置
ばく露装置の詳細 cells seeded in plates with 96 wells
Sham exposure A sham exposure was conducted.
パラメータ
測定量 値 種別 Method Mass 備考
電力密度 227 mW/cm² - - - -

ばく露を受けた生物:

方法 影響評価項目／測定パラメータ／方法

研究対象とした生物試料:
調査の時期:
  • ばく露後

研究の主なアウトカム（著者による）

The MTT assay showed that 60% of the Jurkat cells survived the 30-minutes THz exposure, whereas only 20% survived the 40-minutes exposure. The flow cytometry data showed similar results and provided additional evidence suggesting that THz-induced cell death was mediated by both necrotic and apoptotic processes.
The preliminary confocal microscopy data suggested that cells exposed to THz radiation for 12 seconds or longer show appreciable signs of cell death.
The preliminary microarray data showed that dermal fibroblasts upregulated several genes when exposed to THz irradiation (primarily inflammatory cytokines).
Overall, these findings provide evidence for the cellular and molecular effects of THz irradiation.

研究の種別:

研究助成

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