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Stress response and its control in mitochondrial DNA damaged cells

Research Project

Project/Area Number 16K11513
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Pathobiological dentistry/Dental radiology
Research InstitutionKagoshima University

Principal Investigator

TOMITA Kazuo  鹿児島大学, 医歯学域歯学系, 助教 (60347094)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 馬嶋 秀行  鹿児島大学, 医歯学域歯学系, 教授 (60165701)
佐藤 友昭  鹿児島大学, 医歯学域歯学系, 教授 (10284887)
犬童 寛子  鹿児島大学, 医歯学域歯学系, 准教授 (00301391)
桑原 義和  東北医科薬科大学, 医学部, 准教授 (00392225)
末永 重明  鹿児島大学, 医歯学域附属病院, 講師 (00136889)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywordsミトコンドリア / 酸化ストレス / 遺伝子発現変化 / 細胞膜状態 / 遺伝子発現 / 細胞・組織 / ストレス / 遺伝子発現制御 / 電子伝達系
Outline of Final Research Achievements

We investigated the factor that regulate oxidative stress using ρ0 cells, which lack mitochondrial DNA (mtDNA). As a result, ρ0 cells show sensitivity against hydrogen peroxide.
ρ0 cells also show higher plasma membrane lipid peroxidation than that of its parental cells. Furthermore, this plasma membrane status is mainly due to the lipid oxidative enzyme activity such as ALOX, but not anti-oxidative enzyme activity. Our results show that the mitochondria is important for the sensitivity to oxidative stress. Moreover, the plasma membrane state was defined by the enhancement of intracellular oxidative enzymes rather than the decrease of intracellular antioxidant enzymes.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、酸化ストレスに感受性のミトコンドリアDNAを欠失したρ0細胞において、親株に比べて遺伝子発現だけではなく細胞と外界を隔てる細胞膜の状態が変化していることを明らかにした。このことは、細胞膜状態を制御することによりがん細胞をよりストレスに感受性な状態にできる可能性を示す結果であり、今後、細胞膜状態を変化させる薬剤を用いてより効果的ながん治療を行う際に重要な知見を提供すると考えられ、社会的意義は大きい。また、これまでは抗酸化能を高めるということに主眼が置かれがちであったが、細胞内酸化酵素(リポキシゲナーゼ等)の関与も示唆され、治療に対して抗酸化以外のアプローチも提示できた。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (65 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (17 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Peer Reviewed: 17 results,  Open Access: 16 results) Presentation (47 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Data on the aquaporin gene expression differences among ρ0, clinically relevant radioresistant, and the parental cells of human cervical cancer and human tongue squamous cell carcinoma.2018

    • Author(s)
      Takashi Y, Tomita K, Kuwahara Y, Nabika H, Igarashi K, Nagasawa T, Kurimasa A, Fukumoto M, Nishitani Y, Sato T.
    • Journal Title

      Data Brief.

      Volume: 15;20 Pages: 402-410

    • DOI

      10.1016/j.dib.2018.08.025

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  • [Journal Article] Clinically relevant radioresistant cells exhibit resistance to H2O2 by decreasing internal H2O2 and lipid peroxidation.2018

    • Author(s)
      Tomita K, Kuwahara Y, Takashi Y, Igarashi K, Nagasawa T, Nabika H, Kurimasa A, Fukumoto M, Nishitani Y, Sato T.
    • Journal Title

      Tumour Biol.

      Volume: 40(9) Issue: 9 Pages: 1-11

    • DOI

      10.1177/1010428318799250

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  • [Journal Article] Association between radiation-induced cell death and clinically relevant radioresistance.2018

    • Author(s)
      Kuwahara Y, Tomita K, Urushihara Y, Sato T, Kurimasa A, Fukumoto M.
    • Journal Title

      Histochem Cell Biol.

      Volume: 150(6) Issue: 6 Pages: 649-659

    • DOI

      10.1007/s00418-018-1728-z

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    • Author(s)
      Yoshikazu Kuwahara, Kazuo Tomita, Shintaro Takahashi, Yusuke Urushihara, Yohei Saito, Mehryar Habibi Roudkenar, Amaneh Mohammadi Roushandeh, Tomoaki Sato, Akihiro Kurimasa, Manabu Fukumoto
    • Journal Title

      Journal of Cancer Science & Therapy

      Volume: 10 Issue: 12 Pages: 379-386

    • DOI

      10.4172/1948-5956.1000571

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    • Author(s)
      五十嵐健人、富田和男、桑原義和、山西沙祐里、古川みなみ、宮脇正一、栗政明弘、佐藤友昭
    • Journal Title

      東北医科薬科大学研究誌

      Volume: 65 Pages: 7-10

    • NAID

      120006777701

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      桑原義和、富田和男、北原秀治、五十嵐健人、漆原雄介、齋藤陽平、佐藤友昭、栗政明弘、福本学
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      東北医科薬科大学研究誌

      Volume: 65 Pages: 11-19

    • NAID

      120006777702

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    • Author(s)
      桑原義和、富田和男、漆原佑介、齋藤陽平、佐藤友昭、栗政明弘、福本学
    • Journal Title

      東北医科薬科大学研究誌

      Volume: 64 Pages: 39-48

    • NAID

      120006543099

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      富田和男、桑原義和、高裕子、並河英紀、西谷佳浩、漆原佑介、山西沙祐里、古川みなみ、宮脇正一、栗政明弘、福本学、佐藤友昭
    • Journal Title

      東北医科薬科大学研究誌

      Volume: 64 Pages: 49-55

    • NAID

      120006543100

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    • Author(s)
      Kuwahara Y, Roudkenar MH, Urushihara Y, Saito Y, Tomita K, Roushandeh AM, Sato T, Kurimasa A, Fukumoto M.
    • Journal Title

      Med Mol Morphol.

      Volume: 50 Issue: 4 Pages: 195-204

    • DOI

      10.1007/s00795-017-0171-x

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    • Author(s)
      Kuwahara Y, Roudkenar MH, Urushihara Y, Saito Y, Tomita K, Roushandeh A, Sato T, Kurimasa A, Fukumoto M.
    • Journal Title

      Int J Med Phys Clin Eng Radiat Oncol.

      Volume: 6 Issue: 04 Pages: 377-391

    • DOI

      10.4236/ijmpcero.2017.64034

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  • [Journal Article] Neonatal maternal separation delays the GABA excitatory-to-inhibitory functional switch by inhibiting KCC2 expression2017

    • Author(s)
      Furukawa Minami、Tsukahara Takao、Tomita Kazuo、Iwai Haruki、Sonomura Takahiro、Miyawaki Shouichi、Sato Tomoaki
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 493 Issue: 3 Pages: 1243-1249

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2017.09.143

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      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Sensitivity of mitochondrial DNA depleted ρ0 cells to H(2)O(2) depends on the plasma membrane status.2017

    • Author(s)
      Tomita K, Kuwahara Y, Takashi Y, Tsukahara T, Kurimasa A, Fukumoto M, Nishitani Y, Sato T.
    • Journal Title

      Biochem Biophys Res Commun.

      Volume: 490 Issue: 2 Pages: 330-335

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2017.06.044

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  • [Journal Article] Radiation-induced Epstein-Barr virus reactivation in gastric cancer cells with latent EBV infection.2017

    • Author(s)
      Nandakumar A, Uwatoko F, Yamamoto M, Tomita K, Majima H, Akiba S, Koriyma C.
    • Journal Title

      Tumor Biology

      Volume: 39 Issue: 7 Pages: 1-9

    • DOI

      10.1177/1010428317717718

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  • [Journal Article] 放射線で誘発される細胞死:アポトーシス、オートファジー、ネクロプトーシス2017

    • Author(s)
      桑原義和、鈴木正敏、漆原佑介、齋藤陽平、山本由美、富田和男、佐藤友昭、山本文彦、栗政明弘、福本学
    • Journal Title

      東北医科薬科大学研究誌

      Volume: 印刷中

    • NAID

      120006307136

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  • [Journal Article] Clinical Phenotype and Segregation of Mitochondrial 3243A> G mutation in 2 pairs of monozygotic twins,2016

    • Author(s)
      Maeda K, Kawai H, Sanada M, Terashima T, Ogawa N, Idehara R, Makiishi T, Yasuda H, Sato S, Hoshi K, Yahikozawa H, Nishi K, Itoh Y, Ogasawara K, Tomita K, Indo HP, Majima HJ
    • Journal Title

      JAMA Neurolog

      Volume: 20 Issue: 8 Pages: 990-993

    • DOI

      10.1001/jamaneurol.2016.0886

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      Masuhara M, Tsukahara T, Tomita K, Furukawa M, Miyawaki S, Sato T.
    • Journal Title

      Biochemistry and Biophysics Reports

      Volume: 8 Pages: 389-394

    • DOI

      10.1016/j.bbrep.2016.10.013

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      Indo HP, Majima HJ, Terada M, Suenaga S, Tomita K, Yamada S, Higashibata A, Ishioka N, Kanekura T, Nonaka I, Haukins CL, Davis MJ, St Clair DK, Mukai C.
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 6 Issue: 1

    • DOI

      10.1038/srep39015

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      富田 和男、桑原 義和、髙 裕子、五十嵐健人、長澤大成、漆原 佑介、山西 沙祐里、宮脇 正一、西谷 佳浩、栗政 明弘、福本 学、佐藤 友昭
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      富田 和男、桑原 義和、五十嵐 健人、髙 裕子、長澤 大成、並河 英紀、田中 康一、北中 純一、北中 順惠、竹村 基彦、西山 信好、福本 学、西谷 佳浩、栗政 明弘、佐藤 友昭
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      19th SFRRI Biennial Meeting
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      Yuko Takashi, Kazuo Tomita, Yoshikazu Kuwahara, Sayuri Yamanishi, Hideki Nabika, Koh-ichi Tanaka, Junichi Kitanaka, Nobue Kitanaka, Motohiko Takemura, Nobuyoshi Nishiyama, Shouichi Miyawaki, Yoshihiro Nishitani, Tomoaki Sato.
    • Organizer
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      Minami Furukawa, Takao Tsukahara, Sayuri Yamanishi, Kazuo Tomita, Yuko Takashi, Koh-ich Tanaka, Junichi Kitanaka, Nobue Kitanaka, Motohiko Takemura, Nobuyoshi Nishiyama, Yoshihiro Nishitani, Shouichi Miyawaki, Tomoaki Sato
    • Organizer
      WCP2018
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  • [Presentation] Histamine H3 receptor inverse agonists alleviate methamphetamine-induced behavioral abnormalities in mice via histamine H1 receptors.2018

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      Nobue Kitanaka, Junichi Kitanaka, Yukie Amatsu, Rena Ozawa, Miho Sato, Kotaku Hashimoto, Erina Hisatomi, Eri Kitao, Mari Mimura, Miyu Nakamura, Kenta Tagami, Koh-ichi Tanaka, Kazuo Tomita, Takao Tsukahara, Tomoaki Sato, Nobuyoshi Nishiyama, F. Scott Hall, George R. Uhl, Motohiko Takemura.
    • Organizer
      WCP2018
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      Koh-ichi Tanaka, Nobue Kitanaka, Junichi Kitanaka, Kazuo Tomita, Takao Tsukahara, Tomoaki Sato, Motohiko Takemura, Nobuyoshi Nishiyama.
    • Organizer
      WCP2018
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  • [Presentation] Memantine induces stereotyped behaviors in mice.2018

    • Author(s)
      Junichi Kitanaka, Nobue Kitanaka, Yoshiro Kubota, Yumi Mimura,Yukiya Okada, Sayaka Ogura, Koh-ichi Tanaka, Kazuo Tomita, Takao Tsukahara, Tomoaki Sato, Nobuyoshi Nishiyama F. Scott Hall, George R. U., Motohiko Takemura.
    • Organizer
      WCP2018
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  • [Presentation] Analysis of oxidative stress response in clinically relevant radioresistant cells.2018

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      Kazuo Tomita , Yoshikazu Kuwahara, Yuko Takashi, Sayuri Yamanishi, Hideki Nabika , Koh-ich Tanaka , Junichi Kitanaka , Nobue Kitanaka, Motohiko Takemura, Nobuyoshi Nishiyama, Shouichi Miyawaki, Manabu Fukumoto, Yoshihiro Nishitani, Akihiro Kurimasa, Tomoaki Sato.
    • Organizer
      WCP2018
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      第71回日本薬理学会西南部会
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  • [Presentation] 細胞膜酸化状態はがんの治療耐性を制御する2018

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      富田 和男、桑原 義和、髙 裕子、五十嵐健人、長澤 大成、並河 英紀、田中 康一、北中 純一、北中 順惠、栗政 明弘、西谷 佳浩、西山 信好、竹村 基彦、福本 学、佐藤 友昭
    • Organizer
      第71回日本薬理学会西南部会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] X線照射後の初代培養神経細胞におけるCl-トランスポーター発現解析2018

    • Author(s)
      五十嵐健人、富田 和男、佐藤 友昭
    • Organizer
      第71回日本薬理学会西南部会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 放射線/薬剤耐性がん細胞における過酸化水素耐性機構の解析2018

    • Author(s)
      富田 和男
    • Organizer
      平成30年度鹿児島大学歯学部同窓会学術講演会
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  • [Presentation] CRR細胞における過酸化水素耐性メカニズムの解析2018

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      富田和男、桑原義和、高裕子、五十嵐健人、漆原佑介、山西沙祐里、宮脇 正一、栗政明弘、西谷佳浩、福本学、佐藤 友昭
    • Organizer
      第3回治療耐性がん細胞研究協議会 セミナー
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 大内 裕也、富田 和男、佐藤 友昭、鵜浦 啓、並河 英紀2018

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      化学発光法を用いた過酸化水素の脂質二重膜透過の評価
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      日本化学会 第98回 春季年会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 酸化ストレス障害におけるチミジン取り込みへ細胞内カルシウムの影響2017

    • Author(s)
      田中康一、富田和男、北中順恵、北中純一、塚原飛央、佐藤友昭、竹村基彦、西山信好
    • Organizer
      第90回日本薬理学会
    • Place of Presentation
      長崎ブリックホール(長崎県・長崎市)
    • Year and Date
      2017-03-15
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  • [Presentation] テトラベナジンはマウスにおけるモルヒネ誘導過運動を減弱する2017

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      北中純一、北中順恵、中野多絵、神取恭史、村谷和樹、村上綾香、田中康一、富田和男、塚原飛央、佐藤友昭、西山信好、竹村基彦
    • Organizer
      第90回日本薬理学会
    • Place of Presentation
      長崎ブリックホール(長崎県・長崎市)
    • Year and Date
      2017-03-15
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] マウスに対するメマンチンの中枢作用および末梢作用2017

    • Author(s)
      北中順恵、北中純一、三村有美、久保田義朗、小倉紗耶香、岡田行矢、田中康一、富田和男、塚原飛央、佐藤友昭、西山信好、竹村基彦
    • Organizer
      第90回日本薬理学会
    • Place of Presentation
      長崎ブリックホール(長崎県・長崎市)
    • Year and Date
      2017-03-15
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 母子分離はKCC2のダウンレギュレーションによりGABA機能変化の時期を遅延する2017

    • Author(s)
      古川みなみ、塚原飛央、富田和男、田中康一、北中順恵、北中純一、竹村基彦、西山信好、宮脇正一、佐藤友昭
    • Organizer
      第90回日本薬理学会
    • Place of Presentation
      長崎ブリックホール(長崎県・長崎市)
    • Year and Date
      2017-03-15
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 17αエストラジオールは、反復ストレス負荷卵巣摘出マウスの海馬においてGPR30を介してSPAK-KCC2シグナルを制御する2017

    • Author(s)
      塚原飛央、古川みなみ、富田和男、田中康一、北中順恵、北中純一、竹村基彦、西山信好、宮脇正一、佐藤友昭
    • Organizer
      第90回日本薬理学会
    • Place of Presentation
      長崎新聞文化ホール(長崎県・長崎市)
    • Year and Date
      2017-03-15
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  • [Presentation] 幼少期ストレスが高次機能に及ぼす影響2017

    • Author(s)
      古川みなみ、塚原飛央、富田和男、宮脇正一、佐藤友昭
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      第58回日本口腔機能学会
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  • [Presentation] 酸化ストレス障害におけるヌクレオシド輸送に対する細胞内カルシウムの影響2017

    • Author(s)
      田中康一、富田 和男、北中 順惠、北中 純一、塚原 飛央、佐藤 友昭、竹村 基彦、西山 信好
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      第40回日本神経科学大会
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  • [Presentation] ヒスタミンH3受容体逆作動薬ピトリサントは、マウスにおいてH1受容体を介して覚せい剤誘導過運動を減弱する2017

    • Author(s)
      北中純一、北中順惠、天津優紀恵、佐藤実歩、久富衣璃菜、喜多尾衣莉、中村美裕、田中康一、富田和男、塚原飛央、佐藤友昭、西山信好、竹村基彦
    • Organizer
      第40回日本神経科学大会
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  • [Presentation] VMAT2阻害薬テトラベナジンはマウスにおけるモルヒネ誘導過運動を減弱するが鎮痛効果には影響しない2017

    • Author(s)
      北中順惠、北中純一、中野多絵、神取恭史、村谷和樹、村上綾香、田中康一、富田和男、塚原飛央、佐藤友昭、西山信好、竹村基彦
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      第40回日本神経科学大会
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  • [Presentation] 母子分離ストレスは雄性マウスにおいてGABAスイッチの時期を遅らせ、発達 性障害様行動異常を誘発する2017

    • Author(s)
      塚原飛央、古川みなみ、富田和男、佐藤友昭
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      第10回鹿児島神経科学研究会
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  • [Presentation] 治療耐性がん細胞における酸化ストレス応答機構の解析2017

    • Author(s)
      富田和男、高裕子、塚原飛央、古川みなみ、西谷佳浩、佐藤友昭
    • Organizer
      第59回歯科基礎医学会学術大会
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  • [Presentation] ストレスによるGPR30 過剰発現はAkt-WNK1 の過敏反応を惹起し,KCC2 を不活化させることで,GABA 抑制機能を低下させる2017

    • Author(s)
      塚原飛央、古川みなみ、富田和男、岩井治樹、高裕子、薗村貴弘、佐藤友昭
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      第59回歯科基礎医学会学術大会
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  • [Presentation] 母子分離ストレスは雄性マウスにおいてGABA スイッチの時期を遅らせ,発達性障害様行動異常を誘発する2017

    • Author(s)
      古川みなみ、塚原飛央、富田和男、高裕子、佐藤友昭
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      第59回歯科基礎医学会学術大会
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  • [Presentation] 母子分離雄性マウスに対するGABAスイッチを介した高次機能への影響2017

    • Author(s)
      古川みなみ、塚原飛央、富田和男、高裕子、田中康一、北中 純一、北中 順惠、西谷佳浩、竹村 基彦、西山 信好、宮脇 正一、佐藤 友昭
    • Organizer
      第70回日本薬理学会西南部会
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  • [Presentation] 過酸化水素処理によるρ0細胞の膜状態変化とその感受性2017

    • Author(s)
      高裕子、富田和男、桑原義和、並河英紀、塚原飛央、古川みなみ、田中康一、北中 純一、北中 順惠、西谷佳浩、宮脇 正一、西山 信好、竹村 基彦、佐藤 友昭
    • Organizer
      第70回日本薬理学会西南部会
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  • [Presentation] 治療耐性がん細胞における過酸化水素耐性メカニズムの解析2017

    • Author(s)
      富田和男、桑原義和、高裕子、並河英紀、塚原飛央、古川みなみ、田中康一、漆原佑介、北中 純一、北中 順惠、栗政明弘、西谷佳浩、宮脇 正一、西山 信好、竹村 基彦、福本学、佐藤 友昭
    • Organizer
      第70回日本薬理学会西南部会
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  • [Presentation] 細胞の酸化ストレス応答およびミトコンドリア動態について2017

    • Author(s)
      富田 和男、 桑原 義和、 塚原 飛央、古川 みなみ、佐藤 友昭
    • Organizer
      第二回 治療耐性がん細胞研究協議会セミナー
    • Place of Presentation
      東京医科大学(東京都・新宿区)
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  • [Presentation] これまでに分かった放射線耐性細胞の特徴とX線照射で誘発される細胞死2017

    • Author(s)
      桑原 義和、漆原 佑介、富田 和男、佐藤 友昭、栗政 明弘、福本 学
    • Organizer
      第二回 治療耐性がん細胞研究協議会セミナー
    • Place of Presentation
      東京医科大学(東京都・新宿区)
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  • [Remarks] Atlas of science

    • URL

      https://atlasofscience.org/oxidative-stress-sensitivity-of-cancer-cells-could-be-altered-by-plasma-membrane-status

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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