超高速２光子励起顕微鏡による革新的神経細胞観察法の実践

• 研究課題/領域番号: 23300121
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 神経科学一般
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 井上 貴文 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (10262081)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 20,020千円 (直接経費: 15,400千円、間接経費: 4,620千円); 2013年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2012年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円); 2011年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
• キーワード: 分子動態 / タンパク質 / 神経細胞 / シナプス / 活動電位 / 膜電位計測 / 樹状突起 / スパイン / ２光子励起顕微鏡 / 蛍光相関分光法 / 拡散 / 2光子励起顕微鏡 / 分子・細胞神経科学 / タンパク質の動態

研究概要

新規に開発した2光子励起顕微鏡システムを用い多点で同時に蛍光相関分光法(FCS)を適用することにより、1) 神経細胞樹状突起の細胞質中を高速に移動するタンパク質分子の動態を捉えること、および2) 神経細胞の膜電位計測を同時多点で行うことを目的とした。GFP発現プラスミドあるいはGFP融合CamKIIタンパク質発現プラスミドをマウス由来初代培養神経細胞に発現させ細胞質の複数点から蛍光強度変化の記録を10kHz以上の時間解像度で取得しFCS解析することに成功した。また、複数培養神経細胞から同時に活動電位記録を取ることに成功し、神経細胞のシナプス結合の有無および結合の方向性について解析を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Intracellular click reaction with a fluorescent chemical Ca^<2+> indicator to prolong the cytosolic retention (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Takei, Atsushi Murata, Kento Yamagishi, Satoshi Arai, Hideki Nakamura, Takafumi Inoue, Shinji Takeoka
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 49 号: 66 ページ: 7313-7315
  • DOI: 10.1039/c3cc42489h
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chemically-inducible diffusion trap at cilia (C-IDTc) reveals molecular sieve-like barrier (2013)
  • 著者名/発表者名: Yu-Chun Lin, Benjamin Lin, Pawel Niewiadomski, Hideki Nakamura, Siew Cheng Phua, John Jiao, Takafumi Inoue, Andre Levchenko, Rajat Rohatgi, Takanari Inoue
  • 雑誌名: Nature Chemical Biology 巻: (in press) 号: 7 ページ: 7313-7315
  • DOI: 10.1038/nchembio.1252
  • 査読あり
• [雑誌論文] Arginine-based cationic liposomes for efficient in vitro plasmid DNA delivery with low cytotoxicity (2013)
  • 著者名/発表者名: Satya Ranjan Sarker, Yumiko Aoshima, Ryosuke Hokama, Takafumi Inoue, Keitaro Sou, Shinji Takeoka
  • 雑誌名: International Journal of Nanomedicine 巻: 2018 : 8 ページ: 1361-1375
  • DOI: 10.2147/ijn.s38903
  • 査読あり
• [雑誌論文] Type 2 inositol 1,4,5-trisphosphate receptor is predominantly involved in agonist-induced Ca(2+) signaling in Bergmann glia. (2012)
  • 著者名/発表者名: Tamamushi S, Nakamura T, Inoue T, Ebisui E, Sugiura K, Bannai H, Mikoshiba K
  • 雑誌名: Neuroscience Research 巻: 74 号: 1 ページ: 32-41
  • DOI: 10.1016/j.neures.2012.06.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cooperative and stochastic calcium releases from multiple calcium puffsites generate calcium microdomains in intact HeLa cells. (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakamura H, Bannai H, Inoue T, Michikawa T, Sano M, Mikoshiba K.
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 287 号: 29 ページ: 24563-24572
  • DOI: 10.1074/jbc.m111.311399
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetically-encoded yellow fluorescent cAMP indicator with expanded dynamic range for dual-color imaging
  • 著者名/発表者名: Haruki Odaka, Satoshi Arai, Takafumi Inoue, Tetsuya Kitaguchi
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: (in press)
  • 査読あり
• [学会発表] 生細胞内クリック反応を利用したCa^<2+>インジケーターの開発Intracellular click reaction with a fluorescent chemical Ca^<2+> indicator to prolong its cytosolic retention (2014)
  • 著者名/発表者名: 武井 義明, 村田 篤, 山岸 健人, 新井 敏,中村 秀樹, 井上 貴文, 武岡 真司
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] FRAP analysis with boundary value updating is a robust method of diffusion kinetics quantification (2014)
  • 著者名/発表者名: Hideki Nakamura, Takafumi Inoue
  • 学会等名: 58th Annual Meeting of Biophysical Society
  • 発表場所: San Francisco, U.S.A.
• [学会発表] Illuminating passive permeability barrier of primary cilia using novel diffusion trap technique (2013)
  • 著者名/発表者名: Takanari Inoue, Yu-Chun Lin, Benjamin Lin, Siew Cheng Phua, John Jiao, Andre Levchenko, Pawel Niewiadomski, Rajat Rohatgi, Hideki Nakamura, Takafumi Inoue
  • 学会等名: 57th Annual Meeting of Biophysical Society
  • 発表場所: Philadelphia
• [学会発表] FRAP analysis with boundary value updating is a robust method of diffusion kinetics quantification (2012)
  • 著者名/発表者名: Hideki Nakamura, Takafumi Inoue
  • 学会等名: 58th Annual Meeting of Biophysical Society
  • 発表場所: San Francisco
• [学会発表] 神経細胞樹状突起における内在性mRNAの検出および動態解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 長谷川 里奈, 田村 泰嗣, 阿部 洋, 常田聡, 井上 貴文
  • 学会等名: 第35回日本神経科学大会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] 神経細胞樹状突起における内在性mRNAの検出および動態解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 井上 貴文
  • 学会等名: 第３５回日本神経科学大会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] カチオン性アミノ酸型脂質リポソームによる神経細胞への遺伝子導入の評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 青島 由美子, Satya Ranjan Sarker, 井上 貴文, 武岡 真司
  • 学会等名: 第33回日本バイオマテリアル学会大会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] ランダムスキャン2 光子励起顕微鏡による多点同時FCS の試み (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Morteza Heidarinejad, 井上 貴文
  • 学会等名: 第8回バイオオプティクス研究会,理研シンポジウム「蛍光相関分光と情報伝達8」合同シンポジウム
  • 発表場所: 北里大学相模原校舎, 相模原市
• [備考]
  • URL: http://inouelab.biomed.sci.waseda.ac.jp