回路ロジックに迫る新規配列に基づく超高速多色Ca2+インディケーターの開発

• 研究課題/領域番号: 15K18372
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 神経化学・神経薬理学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 井上 昌俊 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 客員研究員 (60750065)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: カルシウムセンサー / 多色イメージング / Ca2+インディケーター / 多色

研究成果の概要

複数の神経細胞の種類から構成されて、初めて正常な脳機能を発揮する脳神経回路原理を理解するためには、生きた動物個体内において特定の神経細胞種の活動を長期間測定できるセンサーの要求が高まっていた。しかしながらこれまで高速に発火する神経細胞の活動を計測するのは困難であった。また、これまで同時に3種類以上の神経細胞種の活動を計測方法が無かった。
そこで、本研究課題ではこれらの問題を克服するべく、生体内で神経活動モニターできる、高速かつ複数の色域の神経活動センサーの開発に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Calmodulin kinases: essential regulators in health and disease. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takemoto-Kimura S, Suzuki K, Horigane SI, Kamijo S, Inoue M, Sakamoto M, Fujii H, Bito H.
  • 雑誌名: J Neurochem. 巻: - 号: 6 ページ: 808-818
  • DOI: 10.1111/jnc.14020
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Simultaneous fast measurement of circuit dynamics at multiple sites across the mammalian brain. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kim CK, Yang SJ, Pichamoorthy N, Young NP, Kauvar I, Jennings JH, Lerner TN, Berndt A, Lee SY, Ramakrishnan C, Davidson TJ, Inoue M, Bito H, Deisseroth K.
  • 雑誌名: Nature Methods 巻: 13 号: 4 ページ: 325-328
  • DOI: 10.1038/nmeth.3770
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 神経活動を可視化する超高感度かつ超高速の赤色Ca2+センサー「R-CaMP2」の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 井上昌俊、尾藤晴彦
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 8 ページ: 1299-1302
• [学会発表] Rational design of ultrafast, high-affinity calcium indicators for monitoring neuronal activity (2016)
  • 著者名/発表者名: Inoue M, Takeuchi A, HoriganeS, Fujii H, Kamijo S, Takemoto-Kimura S, Ohkura M, Gengyo-Ando K, Kano M, Nakai J, Kitamura K, Bito H.
  • 学会等名: The 7th International Neural Microcircuit Conference
  • 発表場所: Okazaki, Japan
  • 年月日: 2016-12-08
  • 国際学会
• [学会発表] Rational engineering of sensors for hierarchical and orthogonal Ca2+ signaling (2016)
  • 著者名/発表者名: Fujii H, Inoue M, Bito H.
  • 学会等名: The 46th Annual Meeting of the Society for Neuroscience
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2016-11-12
  • 国際学会
• [学会発表] 恐怖記憶を制御する活動依存的神経細胞集団 (2016)
  • 著者名/発表者名: 尾藤晴彦、金亮、井上昌俊、坂本雅行、藤井哉.
  • 学会等名: 第59回日本神経化学会、第38回日本生物学的精神医学会合同年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2016-09-08
  • 招待講演
• [学会発表] Imaging voltage in neurons with genetically encoded indicators (2016)
  • 著者名/発表者名: 坂本雅行、阪東勇輝、Taekyung Kwon、Samuel Kim、Samuel Kim、Vincent Pieribone、井上昌俊、尾藤晴彦、Rafael Yuste.
  • 学会等名: 第59回日本神経化学会、第38回日本生物学的精神医学会合同年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2016-09-08
  • 招待講演
• [学会発表] Development and imaging of new color indicators for Ca2+ signaling in living neurons. (2016)
  • 著者名/発表者名: Fujii H, Inoue M, Bito H
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会シンポジウム
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-07-20
  • 招待講演
• [学会発表] Postsynaptic mechanisms underlying activity-dependent adaptation of glutamatergic synapses (2016)
  • 著者名/発表者名: Bito H, Kim R, Inoue M, Nonaka M, Ishii Y, Sakai K, Kawashima T, Yagishita-Kyo N, Matsushima A, Kamijo S, Okamura M, Goto M, Endo T, Horigane S, Okuno H, Takemoto-Kimura S, Fujii H
  • 学会等名: 第93回日本生理学会大会シンポジウム
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（札幌）
  • 年月日: 2016-03-22
  • 招待講演
• [学会発表] Rational design of ultrafast, high-affinity red calcium indicator for monitoring neuronal activity (2015)
  • 著者名/発表者名: Inoue M, Takeuchi A, Horigane S, Fujii H, Kamijo S, Takemoto-Kimura S, Ohkura M, Gengyo-Ando K, Kano M, Nakai J, Kitamura K, Bito H
  • 学会等名: The 45th Annual Meeting of the Society for Neuroscience
  • 発表場所: Chicago
  • 年月日: 2015-10-17
  • 国際学会
• [学会発表] Rational design of a novel high-affinity, ultrafast, red calcium indicator R-CaMP2. (2015)
  • 著者名/発表者名: Inoue M, Takeuchi A, Horigane S, Ohkura M, Gengyo-Ando K, Fujii H, Kamijo S, Takemoto-Kimura S, Kano M, Nakai J, Kitamura K, Bito H
  • 学会等名: 第58回日本神経化学会大会
  • 発表場所: 大宮ソニックシティ（大宮）
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] Nonlinear Decoding and Asymmetric Representation of Neuronal Input Information by CaMKIIα and Calcineurin (2015)
  • 著者名/発表者名: Fujii H, Inoue M, Okuno H, Sano Y, Takemoto-Kimura S, Kitamura K, Kano M, Bito H
  • 学会等名: 第7回「光塾」
  • 発表場所: 広島大学 東広島キャンパス
  • 年月日: 2015-09-05
• [学会発表] 高感度、超高速赤色カルシウムインディケーターの合理的設計による開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 井上昌俊, 竹内敦也, 堀金慎一郎, 大倉正道, 安藤恵子, 藤井哉, 上條諭志, 竹本-木村 さやか, 狩野方伸, 中井淳一, 喜多村和郎, 尾藤晴彦
  • 学会等名: 第38回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場・神戸国際展示場（神戸）
  • 年月日: 2015-07-28
• [学会発表] ゼブラフィッシュおよび線虫の脳活動のリアルタイムイメージング (2015)
  • 著者名/発表者名: 中井淳一, 大倉正道, 永村ゆう子, 武藤彩, 井上昌俊, 尾藤晴彦, 川上浩一, 安藤 恵子
  • 学会等名: 第38回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場・神戸国際展示場（神戸）
  • 年月日: 2015-07-28
  • 招待講演
• [産業財産権] カルシウム指示遺伝子 (2015)
  • 発明者名: 尾藤晴彦、井上昌俊、竹内敦也、中井淳一、大倉正道
  • 権利者名: 尾藤晴彦、井上昌俊、竹内敦也、中井淳一、大倉正道
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2015-06-08
  • 外国