精神疾患マイクロエンドフェノタイプとしての樹状突起スパインの解析

• 研究領域: マイクロエンドフェノタイプによる精神病態学の創出
• 研究課題/領域番号: 24116003
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 群馬大学 (2015-2016); 東京大学 (2012-2014)
• 研究代表者: 林 朗子 (高木朗子 / 高木 朗子 / 林 朗子(高木朗子)) 群馬大学, 生体調節研究所, 教授 (60415271)
• 連携研究者: 河西 春郎 東京大学, 大学院医学系研究科, 教授 (60224375)
• 研究協力者: 中村 真弓 ; 白井 福寿
• 研究期間 (年度): 2012-06-28 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 78,130千円 (直接経費: 60,100千円、間接経費: 18,030千円); 2016年度: 14,950千円 (直接経費: 11,500千円、間接経費: 3,450千円); 2015年度: 14,950千円 (直接経費: 11,500千円、間接経費: 3,450千円); 2014年度: 15,080千円 (直接経費: 11,600千円、間接経費: 3,480千円); 2013年度: 14,950千円 (直接経費: 11,500千円、間接経費: 3,450千円); 2012年度: 18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)
• キーワード: 樹状突起スパイン / 2光子イメージング / 統合失調症 / シナプス光遺伝学 / 精神疾患 / Functional connectomics / 2光子励起顕微鏡 / AS-PaRac1 / DISC1 / Synaptic optogenetics / シナプス刈り込み

研究成果の概要

統合失調症モデルマウスであるDISC1ノックダウンマウスのin vivo 2光子励起スパインイメージングを行ったところ、マウスの思春期に相当する時期にスパインが過剰に除去されることを見出した。一方で、スパインと行動とのより直接的なエビデンスを得るため、スパイン形態を人為的に消去する新しい技術：Synaptic optogeneticsを開発し、確かにスパインが行動を強力に制御できることを世界ではじめて報告できた。

研究成果

• [雑誌論文] Synaptic ensemble underling for selection and consolidation of neuronal circuits during learning. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hoshiba Y, Wada T, _Hayashi-Takagi A (CA)
  • 雑誌名: Frontiers in Neural Circuits 巻: 印刷中
  • DOI: 10.3389/fncir.2017.00012
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Optogenetics: Applications in psychiatric research. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shirai F, _Hayashi-Takagi A (CA)
  • 雑誌名: Psychiatry Clin Neurosci 巻: 印刷中 号: 6 ページ: 363-372
  • DOI: 10.1111/pcn.12516
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Synapse pathology and translational applications for schizophrenia. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hayashi-Takagi A (CA)
  • 雑誌名: Neuroscience Research 巻: 114 ページ: 3-8
  • DOI: 10.1016/j.neures.2016.09.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Abnormal intrinsic dynamics of dendritic spines in a fragile X syndrome mouse model in vivo. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nagaoka A, Takehara H, _Hayashi-Takagi A_, Noguchi J, Ishii K, Shirai F, Yagishita S, Akagi T, Ichiki T, Kasai H.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 26651-26651
  • DOI: 10.1038/srep26651
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fast 3D visualization of endogenous brain signals with high-sensitivity laser scanning photothermal microscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: J. Miyazaki, T.Iida, S. Tanaka, A. Hayashi-Takagi, H. Kasai, S. Okabe, and T. Kobayashi
  • 雑誌名: Biomed. Opt. Express 巻: 7 号: 5 ページ: 1702-1710
  • DOI: 10.1364/boe.7.001702
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Labelling and optical erasure of synaptic memory traces in the motor cortex. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hayashi-Takagi A, Yagishita S, Nakamura M, Shirai F, Wu YI, Loshbaugh AL, Kuhlman B, Hahn KM, Kasai H
  • 雑誌名: Nature 巻: 525 号: 7569 ページ: 333-338
  • DOI: 10.1038/nature15257
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A critical time window for dopamine actions on the structural plasticity of dendritic spines. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yagishita, S., Hayashi-Takagi, A., Ellis-Davies, G.C.R., Urakubo, H., Ishii, S., & Kasai, H.
  • 雑誌名: Science 巻: 345 号: 6204 ページ: 1616-1620
  • DOI: 10.1126/science.1255514
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sub-diffraction resolution pump-probe microscopy with shot-noise limited sensitivity using laser diodes (2014)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki, J., Tsurui, H., Hayashi-Takagi, A., Kasai, H. & Kobayashi, T.
  • 雑誌名: Opt Express 巻: 22 号: 8 ページ: 9024-32
  • DOI: 10.1364/oe.22.009024
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] PAKs inhibitors ameliorate schizophrenia-associated dendritic spine deterioration in vitro and in vivo during late adolescence (2014)
  • 著者名/発表者名: Hayashi-Takagi, A., Araki, Y., Nakamura, M., Vollrath, B., Duron, S.G., Yan, Z., Kasai, H., Huganir, R.L., Campbell, D.A. & Sawa, A.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 巻: 111 号: 17 ページ: 6461-6
  • DOI: 10.1073/pnas.1321109111
  • 査読あり
• [雑誌論文] Peripheral biomarkers revisited: integrative profiling of peripheral samples for psychiatric research. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hayashi-Takagi A, Vawter MP, Iwamoto K.
  • 雑誌名: Biol Psychiatry 巻: 75 ページ: 920-928
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Peripheral Biomarkers Revisited: Integrative Profiling of Peripheral Samples for Psychiatric Research. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hayashi-Takagi A, Vawter MP, Iwamoto K
  • 雑誌名: Biological Psychiatry 巻: 印刷中 号: 12 ページ: 920-8
  • DOI: 10.1016/j.biopsych.2013.09.035
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulation of N-methyl-D-aspartate receptors by disrupted-in-schizophrenia-1 (2014)
  • 著者名/発表者名: Wei J, Graziane NM, Wang H, Zhong P, Wang Q, Liu W, Hayashi-Takagi A, Korth C, Sawa A, Brandon NJ, Yan Z.
  • 雑誌名: Biol Psychiatry 巻: 75 号: 5 ページ: 414-424
  • DOI: 10.1016/j.biopsych.2013.06.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] GABA promotes the competitive selection of dendritic spines by controlling local Ca2+ signaling. Nature Neurosci. 16:1409-1416. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hayama, T., Noguchi, J., Watanabe, S., Ellis-Davies, G. C. R., Hayashi, A., Takahashi, N., Matsuzaki, M. & Kasai, H.
  • 雑誌名: Nature Neurosci. 巻: 16 号: 10 ページ: 1409-1416
  • DOI: 10.1038/nn.3496
  • 査読あり
• [学会発表] Wide-field mapping of Hebbian synaptic potentiation using the synaptic (2017)
  • 著者名/発表者名: Hayashi-Takagi A
  • 学会等名: Gordon Research Conference（
  • 発表場所: Lucca, Italy
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Mapping of Hebbian synaptic potentiation using the synaptic optoprobes (2016)
  • 著者名/発表者名: Hayashi-Takagi A
  • 学会等名: Brian Mind Institute Symposium
  • 発表場所: EPFL, Switzerland
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Mapping of Hebbian synaptic potentiation using the synaptic optoprobes (2016)
  • 著者名/発表者名: Hayashi-Takagi A
  • 学会等名: Janelia Conference
  • 発表場所: Janelia, Virginia, USA
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Functional connectomics using synaptic optogenetics and an activity-dependent (2016)
  • 著者名/発表者名: Hayashi-Takagi A
  • 学会等名: Cold Spring Harbor - Asia Meetings
  • 発表場所: Suzhuo, China
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Synapse protection as a novel therapeutic strategy for psychiatric diseases (2015)
  • 著者名/発表者名: Akiko Hayashi-Takagi
  • 学会等名: 第92回日本生理学会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-03-23
  • 招待講演
• [学会発表] 大脳皮質シナプスと個体レベル行動との関連解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 林（高木）朗子
  • 学会等名: 第88回 日本薬理学会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2015-03-18
  • 招待講演
• [学会発表] Visualization of learning-related memory trace and its erasure by "Synaptic optogenetics" (2014)
  • 著者名/発表者名: Akiko Hayashi-Takagi
  • 学会等名: iCeMS International Symposium
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2014-06-12
  • 招待講演
• [学会発表] AS-PA (Activated Synapse targeting PhotoActivatable) probe: a novel synaptic probe for "Synaptic Optogenetics" (2013)
  • 著者名/発表者名: Akiko Hayashi-Takagi
  • 学会等名: Neuro2013
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] Delineation of the Learning Engram by a Novel Synaptic Optogenetic Tool (2013)
  • 著者名/発表者名: Akiko Hayashi-Takagi
  • 学会等名: 6th international neural microcircuit conference
  • 発表場所: Okazaki, Japan
  • 招待講演
• [備考] 治験の段階にある抗がん剤が統合失調症モデル動物にも効果
  • URL: http://www.m.u-tokyo.ac.jp/news/press.html#20140407