機能分子イメージングを用いたグリア・ニューロン相互作用の解析

• 研究課題/領域番号: 15082203
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京大学 (2007); 東京医科歯科大学 (2003-2006)
• 研究代表者: 岡部 繁男 東京大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (60204012)
• 研究分担者: 井上 明宏 東京医科歯科大学, 大学院・医歯学総合研究科, 准教授 (80322080)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2007
• 研究課題ステータス: 完了 (2007年度)
• 配分額: 64,000千円 (直接経費: 64,000千円); 2007年度: 12,800千円 (直接経費: 12,800千円); 2006年度: 12,800千円 (直接経費: 12,800千円); 2005年度: 12,800千円 (直接経費: 12,800千円); 2004年度: 12,800千円 (直接経費: 12,800千円); 2003年度: 12,800千円 (直接経費: 12,800千円)
• キーワード: 脳・神経 / 細胞・組織 / シグナル伝達 / シナプス / バイオイメージング / グリア細胞 / 蛍光顕微鏡法 / 軸素 / 樹状突起 / 神経培養 / 軸索

研究概要

グリア細胞、特にアストログリア細胞が成熟シナプス近傍にその突起を伸展させて、シナプス機能の調節を行う事は近年の多くの研究結果によって明らかになった。一方でグリア細胞の分泌する拡散性の因子によって、シナプス形成・成熟過程が促進されることもいくつかの報告によって示されている。しかしながら、シナプス形成過程にアストログリアの突起が直接的に軸索あるいは樹状突起に接触することによって、局所的なシナプスの成熟が誘導される可能性についてはこれまで検討されてこなかった。この問題にアプローチするために、海馬錐体細胞をrhodamine-dextranで、またアストログリアをGFPによって標識し、二光子顕微鏡によるタイムラプス観察を行い、アストログリアの直接的な接触が、局所的にフィロポディア・スパインの維持・成熟を制御することを既に報告した(J.Neurosci 2007)。更にこの現象とシナプス後肥厚部(PSD)の形成過程との関連を調べるため、大脳皮質スライス培養系を用いてPSDのマーカー分子となるHomer-GFPを錐体細胞に発現させてアストログリアの突起の接触とスパイン/PSD構造の形成の間の関連を解析した。アストログリアと接触したスパインは、接触がないスパインと比較して有意にPSDの集積を起こしやすく、かつスパインおよびPSD構造は長期的に安定化された。スパインとアストログリアめ接触時間が長いことはPSDの集積とスパインの分化に必須であった。アストログリアは自己の排他的領域内に存在する多数のスパイン・PSD構造の形成と維持を、単一シナプスレベルで制御していることになる。グリア細胞が神経回路網に対して精密な機能制御を行っていることがこれら一連の実験により明確に示された。

研究成果

• [雑誌論文] Regulation of dendritic spine morphology by an NMDA receptor-associated Rho GTPase-activating protein, p250GAP (2008)
  • 著者名/発表者名: Nakazawa, T., Kuriu, T., Tezuka, T., Umemori, H., Okabe, S., and Yamamoto, T.
  • 雑誌名: Journal of Neurochemistry (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Co-localization of a novel transcriptional repressor simiRP58 with RP58 (2008)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, A., Hirai, S., Ohtaka-Maruyama, C., Miwa, A., Hata, Y., Okabe, S.and H. Okado
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 368 ページ: 637-642
  • 査読あり
• [雑誌論文] IQ decline and memory impairment in Japanese patients with chronic schizophrenia (2008)
  • 著者名/発表者名: Hori, H., Noguchi H., Hashimoto R., Okabe S., Saitoh O., and H. Kunuei.
  • 雑誌名: Psychiatry Research 158 ページ: 251-255
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular anatomy of the postsynaptic density. (2007)
  • 著者名/発表者名: Okabe, S.
  • 雑誌名: Molecular and Cellular Neuroscience 34 ページ: 503-518
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Secl/Munc18 family protein, VPS-45, is required for RAB-5-dependent endocytic trafficking in C. elegans (2007)
  • 著者名/発表者名: Gengyo-Ando, K., Kuroyanagi, H., Kobayashi, T., Murate, M., Fujimoto, K., Okabe, S. and S. Mitani.
  • 雑誌名: EMBO Reports 8 ページ: 152-157
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct astrocytic contacts regulate local maturation of dendritic spines. (2007)
  • 著者名/発表者名: Nishida, H. and S. Okabe
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 27 ページ: 331-340
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct astrocytic contacts regulate local maturation of dendritic spines. (2007)
  • 著者名/発表者名: Nishida, H., S. Okabe
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 27 ページ: 331-340
• [雑誌論文] The Sec1/Munc18 family protein, VPS-45, is required for RAB-5- dependent endocytic trafficking in C. elegans (2007)
  • 著者名/発表者名: Gengyo-Ando, K., Kuroyanagi, H., Kobayashi, T., Murate, M., Fujimoto, K., Okabe, S., S.Mitani
  • 雑誌名: EMBO Reports 8 ページ: 152-157
• [雑誌論文] Differential control of postsynaptic density scaffolds via actin-dependent and independent mechanisms. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kuriu, T., Inoue, A., Bito, H., Sobue, K., S.Okabe
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 26 ページ: 7693-7706
• [雑誌論文] Antipsychotic medication and cognitive function in schizophrenia. (2006)
  • 著者名/発表者名: Hori, H., Noguchi, H., Hashimoto, R., Nakabayashi, T., Omori, M., Takahashi, S., Tsukue, R., Anami, K., Hirabayashi, N., Harada, S., Saito, O., Iwase, M., Kajiamoto, O., Takeda, M., Okabe, S., H.Kunugi
  • 雑誌名: Schizophrenia Research 86 ページ: 138-146
• [雑誌論文] Myosin-Va facilitates the accumulation of mRNA/protein complex in dendritic spines. (2006)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura, A., Fujii, R., Watanabe, Y., Okabe, S., Fukui, K., T.Takumi
  • 雑誌名: Current Biology 16 ページ: 2345-2351
• [雑誌論文] Bi-directional regulation of postsynaptic cortactin distribution by BDNF and NMDA receptor activity (2005)
  • 著者名/発表者名: Iki, J., Inoue, A., Bito, H., S.Okabe
  • 雑誌名: European Journal of Neuroscience 22 ページ: 2985-2994
• [雑誌論文] Determination of absolute protein numbers in single synapses by a GFP-based calibration technique. (2005)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama, Y., Kawabata, I., Sobue, K., S.Okabe
  • 雑誌名: Nature Methods 2 ページ: 677-684
• [雑誌論文] The RNA-binding protein TLS is translocated to dendritic spines by mGluR5 activation and regulates spine morphology. (2005)
  • 著者名/発表者名: Fujii, R.^*, Okabe, S.^*, Urushido, T., Inoue, K., Yoshimura, A., Tachibana, T., Nishikawa, T., Hick, G.G., T.Takumi ^* equal contribution
  • 雑誌名: Current Biology 15 ページ: 587-593
• [雑誌論文] High-purity lineage selection of embryonic stem cell-derived neurons. (2005)
  • 著者名/発表者名: Schmandt, T., Meents, E., Gossrau, G., Gornik, V., Okabe, S., O.Brustle
  • 雑誌名: Stem Cells and Development 14 ページ: 55-64
• [雑誌論文] Direct visualization of cell movement in the embryonic olfactory bulb using green fluorescent protein transgenic mice : evidence for rapid tangential migration of neural cell precursors. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, K., Yamaguchi, M., S.Okabe
  • 雑誌名: Neuroscience Research 51 ページ: 199-214
  • NAID: 10015450997
• [雑誌論文] Simultaneous observation of stably associated presynaptic varicosities and postsynaptic spines : morphological alterations of CA3-CA1 synapses in hippocampal slice cultures. (2005)
  • 著者名/発表者名: Umeda, T., Ebihara, T., S.Okabe
  • 雑誌名: Molecular and Cellular Neuroscience 28 ページ: 264-274
• [雑誌論文] Simultaneous Observation of Stably Associated Presynaptic Vairicosities and Postsynaptic Spines : Morphological Alterations of CA3-CA1 Synapses in Hippocampal mice Cultures. (2005)
  • 著者名/発表者名: Umeda, T., Ebihara, T., S.Okabe
  • 雑誌名: Molecular and Cellular Neuroscience 28 ページ: 264-274
• [雑誌論文] Electroporation-mediated gene transfer system applied to cultured CNS neurons (2004)
  • 著者名/発表者名: Kawabata, I., Umeda, T., Yamamoto, K., S.Okabe
  • 雑誌名: Neuroreport 15 ページ: 971-976
• [雑誌論文] Telencephalin slows spine maturation.
  • 著者名/発表者名: Matsuno, H., Okabe, S., Mishina, M., Yanagida, T., Mori, K., Y.Yoshihara
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience in press.
• [雑誌論文] The RNA binding protein TLS is translocated to dendritic spines by mGluR5 activation and regulates spine morphology.
  • 著者名/発表者名: Fujii, R.^*, Okabe, S.^*, Urushido, T., Inoue, K., Tachibana T., Nishikawa, T., Hick, G.G., T.Takumi
  • 雑誌名: Current Biology (in press)
• [学会発表] 出生後の脳発達においてRcc1の果たす核-細胞質間物質輸送の機能 (2008)
  • 著者名/発表者名: 西井清雅, 西本毅治, 橋爪華奈子, 熊井まどか, 宮野有美, 柴田洋三郎, 岡部繁男
  • 学会等名: 第113回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • 発表場所: 大分県由布市
  • 年月日: 2008-03-27
• [学会発表] 脳の生理機能と病態における神経・グリア相互作用の新しい役割 (2008)
  • 著者名/発表者名: 岡部繁男
  • 学会等名: 第85回日本生理学会大会 シンポジウム「グリア細胞を統合した神経機能学の再構築」
  • 発表場所: 東京都新宿区
  • 年月日: 2008-03-25
• [学会発表] Formation of excitatory synapses and astrocytic contacts. (2008)
  • 著者名/発表者名: 岡部繁男
  • 学会等名: USA-Japan Joint Meeting for Glial Research
  • 発表場所: Philadelphia, U.S.A.
  • 年月日: 2008-03-19
• [学会発表] グルタミン酸受容体のシナプスへの出入り:1分子法と多分子法による研 (2007)
  • 著者名/発表者名: 中田千枝子, 土方博子, 吉田広人, 長谷川理恵, 岡部繁男, 楠見明弘
  • 学会等名: 第45回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 神奈川県横浜市
  • 年月日: 2007-12-23
• [学会発表] 出生後の脳発達においてRcclの果たす核-細胞質間物質輸送の機能 (2007)
  • 著者名/発表者名: 西井清雅, 西本毅治, 橋爪華奈子, 熊井まどか, 宮野有美, 柴田洋三郎, 岡部繁男
  • 学会等名: 第30回日本分子生物学会年会 第80回日本生化学会大会 合同大会
  • 発表場所: 神奈川県横浜市
  • 年月日: 2007-12-13
• [学会発表] GFPイメージングによる神経機能へのアプローチ (2007)
  • 著者名/発表者名: 岡部繁男
  • 学会等名: 第48回日本組織細胞化学会 第39回日本臨床分子形態学会 合同学術集会 シンポジウム「バイオイメージングで生体機能を観る、測る」
  • 発表場所: 山梨県甲府市
  • 年月日: 2007-09-28
• [学会発表] 微小管結合蛋白doublecortin-like kinaselの神経細胞内動態 (2007)
  • 著者名/発表者名: 申 義庚, 岡部繁男
  • 学会等名: 第30回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神奈川県横浜市
  • 年月日: 2007-09-11
• [学会発表] 主観的ストレスはDEX/CRHテストで測定したコルチゾールやアルギニン・バソプレッシン値と関連する (2007)
  • 著者名/発表者名: 堀 弘明, 岡部繁男, 功刀 浩
  • 学会等名: 第30回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神奈川県横浜市
  • 年月日: 2007-09-11
• [学会発表] 海馬錐体細胞と介在細胞におけるグルタミン酸作動性シナブス後部の分子構築と動態の相違 (2007)
  • 著者名/発表者名: 岡部繁男
  • 学会等名: 第30回日本神経科学大会 シンポジウム「シナプス形成と機能獲得」
  • 発表場所: 神奈川県横浜市
  • 年月日: 2007-09-10
• [学会発表] Assembly and movement of glutamatergic synapses. (2007)
  • 著者名/発表者名: 岡部繁男
  • 学会等名: 2nd Westerburg Symposium on "Molecular Dynamics of Chemical Synapse"
  • 発表場所: Dedeleben, Germany
  • 年月日: 2007-08-20
• [学会発表] GFPの基礎と応用 (2007)
  • 著者名/発表者名: 岡部繁男
  • 学会等名: 第32回組織細胞化学講習会
  • 発表場所: 京都府京都市
  • 年月日: 2007-08-07
• [学会発表] GFP-based imaging of excitatory synapses in the nervous system. (2007)
  • 著者名/発表者名: 岡部繁男
  • 学会等名: EMBO Practical Course, "Imaging in 3-D and the F-technilues: FRET, FCS, FLIM and FRAP."
  • 発表場所: Biopolis, Shingapore
  • 年月日: 2007-06-25
• [学会発表] Quantitative time-lapse imaging of glutamatergic synapses in the hippocampus. (2007)
  • 著者名/発表者名: 岡部繁男
  • 学会等名: Gordon Research Conference, "Excitatory Synapses & Brain Function"
  • 発表場所: New London, U.S.A.
  • 年月日: 2007-06-14
• [学会発表] シナプス後部蛋白質のイメージング (2007)
  • 著者名/発表者名: 岡部繁男
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会 第63回学術講演会シヤポジウム「神経情報処理過程のイメージング:分子から個体へ
  • 発表場所: 新潟県新潟市
  • 年月日: 2007-05-21
• [文献書誌] Kawabata, I., Umeda, T., Yamamoto, K., S.Okabe: "Electroporation-mediated gene transfer system applied to cultured CNS neurons"Neuroreport. (in press).
• [文献書誌] Nakazawa, T., Watabe, A.M., Tezuka, T., Yoshida, Y., Yokoyama, K., Umemori, H., Inoue, A., Okabe, S., Manabe, T., T.Yamamoto: "p250GAP, a novel brain-enriched GTPase-activating protein for Rho family GTPase, is involved in the NMDA receptor signaling."Molecular Biology of the Cell. 13. 2921-2934 (2003)
• [文献書誌] Inoue A., S.Okabe: "The dynamic organization of postsynaptic proteins : translocating molecules regulate synaptic function."Current Opinion in Neurobiology. 13. 332-340 (2003)
• [文献書誌] Enomoto, M., Shinomiya, K., S.Okabe: "Migration and differentiation of neural progenitor cells from two different regions of embryonic central nervous system after transplantation into the intact spinal cord."European Journal of Neuroscience. 17. 1223-1232 (2003)
• [文献書誌] Ebihara, T., Kawabata, I., Usui, S., Sobue, K., S.Okabe.: "Synchronized formation and remodeling of postsynaptic densities : long-term visualization of hippocampal neurons expressing postsynaptic density proteins tagged with GFP."Journal of Neuroscience. 23. 2170-2181 (2003)
• [文献書誌] Usui, S., Konno, D., Hori, K., Maruoka, H., Okabe, S., Fujikado, T., Tano, Y., K.Sobue: "Synaptic targeting of PSD-Zip45 (Homer 1c) and its involvement in the synaptic accumulation of F-actin."Journal of Biological Chemistry. 278. 10619-10628 (2003)