機能的ブレインボウ法による発達期シナプス形成-選択メカニズムの解明

• 研究課題/領域番号: 23659105
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生理学一般
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 八尾 寛 東北大学, 大学院・生命科学研究科, 教授 (00144353)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2012年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2011年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 発生 / 分化 / シナプス形成 / トロフィック物質 / 自律神経節 / オプトジェネティクス / チャネルロドプシン / ニワトリ胚 / エレクトロポーレーション / シナプス前終末 / 遺伝子導入 / 電気穿孔法 / スライス培養

研究概要

ニワトリ胚毛様体神経節のカリックスシナプスは、中枢神経系および末梢神経系におけるシナプス形成の発達期モデルとして、形態および機能について研究の蓄積がある。近年の遺伝子操作技術の発達にともない、膜電位やCa^<2+>上昇など、シナプス伝達の要素ステップを光遺伝学的に操作あるは計測することが重要になってきた。そこで、本研究においては、カリックスシナプス前終末を分子および機能レベルで操作する手法を開発した。

研究成果

• [雑誌論文] Optogenetic manipulation of neural and non-neural functions. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yawo H, Asano T, Sakai S, Ishizuka T
  • 雑誌名: Development, Growth & Differentiation 巻: 55 号: 4 ページ: 474-490
  • DOI: 10.1111/dgd.12053
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optogenetic Probing and Manipulation of the Calyx-Type Presynaptic Terminal in the Embryonic Chick Ciliary Ganglion. (2013)
  • 著者名/発表者名: Egawa, R., Hososhima, S., Hou, X., Katow, H, S., Ishizuka, T. Nakamura, H., and Yawo, H.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 8 号: 3 ページ: e59179-e59179
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0059179
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adventure beyond borders of scientific fields with optogenetics (2013)
  • 著者名/発表者名: Yawo H, Koizumi A, Hegemann P
  • 雑誌名: Neurosci Res 巻: 75 号: 1 ページ: 1-2
  • DOI: 10.1016/j.neures.2013.02.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Channelrhodopsins - their potential in gene therapy for neurological disorders (2013)
  • 著者名/発表者名: Ji Z-G, Ishizuka T, Yawo H
  • 雑誌名: Neurosci Res 巻: 75 号: 1 ページ: 6-12
  • DOI: 10.1016/j.neures.2012.09.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Targeted expression of a chimeric channelrhodopsin in zebrafish under regulation of Gal4-UAS system. (2013)
  • 著者名/発表者名: Umeda K, Shoji W Sakai S, Muto A, Kawakami K, Ishizuka T, and Yawo H
  • 雑誌名: Neuroscience Research 巻: 75 号: 1 ページ: 69-75
  • DOI: 10.1016/j.neures.2012.08.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Involvement of glutamate 97 in ion influx through photo-activated channelrhodopsin-2 (2013)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto S, Sugiyama Y, Takahashi T, Ishizuka T, Yawo H
  • 雑誌名: Neurosci Res 巻: 75(1) 号: 1 ページ: 13-22
  • DOI: 10.1016/j.neures.2012.05.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Parallel and patterned optogenetic manipulation of neurons in the brain slice using a DMD-based projector (2012)
  • 著者名/発表者名: Sakai S, Ueno K, Ishizuka T, Yawo H
  • 雑誌名: Neuroscience Research 巻: (In press) 号: 1 ページ: 59-64
  • DOI: 10.1016/j.neures.2012.03.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Remodeling of hippocampal network in pilocarpine-treated mice expressing synaptopHluorin in the mossy fiber terminals (2012)
  • 著者名/発表者名: Ito S, Ishizuka T, Yawo H
  • 雑誌名: Neurosci Res 巻: 74(1) 号: 1 ページ: 25-31
  • DOI: 10.1016/j.neures.2012.07.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Light-evoked somatosensory perception of transgenic rats which express channelrhodopsin-2 in dorsal root ganglion cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Ji Z-G, Ito S, Honjoh T, Ohta H, Ishizuka T, Fukazawa Y, Yawo H
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 7 号: 3 ページ: e32699-e32699
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0032699
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optically Controlled Contraction of Photosensitive Skeletal Muscle cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Toshifumi Asano, et al
  • 雑誌名: Biotechnology and Bioengineering 巻: 109 号: 1 ページ: 199-204
  • DOI: 10.1002/bit.23285
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optically controlled contraction of photosensitive skeletal muscle cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Asano T, Ishizuka T, Yawo H
  • 雑誌名: Biotechnol Bioeng 巻: 109 号: 4 ページ: 199-204
  • DOI: 10.1016/j.neures.2011.08.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Parallel and patterned optogenetic manipulation of neurons in the brain slice using a DMD-based projector. (2012)
  • 著者名/発表者名: Sakai S, Ueno K, Ishizuka T, Yawo H
  • 雑誌名: Neurosci Res. 巻: in press
  • 査読あり
• [学会発表] Optogenetic manipulation of presynaptic activity in chick ciliary ganglion during synapse elimination (2013)
  • 著者名/発表者名: Shoko Hososhima, Toru Ishizuka, Hiromu Yawo
  • 学会等名: 第90回日本生理学会大会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] An experimental platform to study physiology, morphology and development of the vertebrate presynaptic terminal with genetic manipulations (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryo Egawa, Shoko Hososhima, Saki Tanimoto, Toru Ishizuka, Harukazu Nakamura, Hiromu Yawo
  • 学会等名: 第90回日本生理学会大会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 光操作システムの開発とオプトジェネティクス(光遺伝学)への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 八尾寛
  • 学会等名: 第32回東邦大学生命科学シンポジウム
  • 発表場所: 船橋市
  • 年月日: 2012-10-31
• [学会発表] 杯状シナプスにおけるシナプス除去機構への光遺伝学的アプローチ (2012)
  • 著者名/発表者名: 細島頌子、石塚徹、八尾寛
  • 学会等名: 第44回東北生理談話会
  • 発表場所: 山形
  • 年月日: 2012-10-27
• [学会発表] 光受容体チャネル、チャネルロドプシンのイオン流はGd3+によりブロックされる (2012)
  • 著者名/発表者名: 谷本早希、石塚徹、八尾寛
  • 学会等名: 第44回東北生理談話会
  • 発表場所: 山形
  • 年月日: 2012-10-27
• [学会発表] 次世代シナプスモデルを用いた発達期シナプス刈込機構の研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 江川遼、八尾寛
  • 学会等名: 東北大学脳科学GCOE異分野融合研究報告会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2012-03-02
• [学会発表] Optogenetic manipulation of presynaptic activity in the ciliary ganglion of chick embryo (2012)
  • 著者名/発表者名: Shoko Hososhima, Toru Ishizuka, Hiromu Yawo
  • 学会等名: 7th International chick meeting
  • 発表場所: Nagoya, Japan
• [学会発表] チャネルロドプシンを発現した骨格筋管細胞における筋収縮と成熟の光操作 (2012)
  • 著者名/発表者名: 浅野豪文,石塚徹,八尾寛
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] An experimental platform for the study of presynaptic development, morphology and physiology - gene manipulation of the vertebrate model synapse, Cold Spring Harbor Laboratory Meeting (2012)
  • 著者名/発表者名: Egawa R, Hososhima S, Tanimoto S, Ishizuka T, Nakamura H, Yawo H
  • 学会等名: Axon Guidance, Synapse Formation and Regeneration"
  • 発表場所: Cold Spring Harbor, USA
• [学会発表] ニワトリ胚毛様体神経節における杯状シナプスの発達プロセス-Brainbow法による解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: Egawa,R.,Hososhima,S.,Ishizuka,T.,Nakamura,H.,andYawo,H
  • 学会等名: 東北脳科学ウィンタースクール
  • 発表場所: 仙台・蔵王
• [学会発表] Involvement of L-type Ca2+ channels in the postnatal neurogenesis (2012)
  • 著者名/発表者名: Teh DBL, Ishizuka T, Yawo H
  • 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] An experimental platform for the study of presynaptic development, morphology and physiology - gene manipulation of the vertebrate model synapse (2012)
  • 著者名/発表者名: Egawa R, Hososhima S, Tanimoto S, Ishizuka T, Nakamura H, Yawo H
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Laboratory Meeting “Axon Guidance, Synapse Formation and Regeneration”
  • 発表場所: Cold Spring Harbor, USA
• [学会発表] Optogenetic manipulation of presynaptic activity in the ciliary ganglion of chick embryo (2012)
  • 著者名/発表者名: Shoko Hososhima, Toru Ishizuka, Hiromu Yawo
  • 学会等名: 7th International chick meeting
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] オプトジェネティクスを用いた培養骨格筋の光操作 (2011)
  • 著者名/発表者名: 浅野豪文、石塚徹、八尾寛
  • 学会等名: 生体情報インターフェース創生のためのフォトニクス研究‐共同プロジェクト研究会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2011-12-13
• [学会発表] ニワトリ胚毛 様体神経節における杯状シナプスの発 達プロセス-Brainbow 法による解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: Egawa, R., Hososhima, S., Ishizuka, T., Nakamura, H., and Yawo, H
  • 学会等名: 生 化学若い研究者の会 若手シンポジウ ム
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2011-12-10
• [学会発表] Distribution of the actin-binding protein, coactosin in the chick ciliary ganglion during embryonic synaptogenesis (2011)
  • 著者名/発表者名: 細島頌子、侯旭濱、仲村春和、石塚徹、八尾寛
  • 学会等名: 3rd UCL-Tohoku symposium
  • 発表場所: London, UK
  • 年月日: 2011-10-19
• [学会発表] チャネルロドプシンを用いた光刺激による筋収縮制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 浅野豪文、石塚徹、八尾寛
  • 学会等名: 第1回オプトジェネティクス講習会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] Resonant rhythms generated by neurons and network- opto-current-clamp with optimizedchannelrhodopsins (2011)
  • 著者名/発表者名: Yawo H, Wen L, Sakai S, Wang H, Tanimoto S, Egawa R, Ishizuka T
  • 学会等名: 第84回日本生化学会 大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] Expression of the actin-bindingproteins, coactosin and drebrin, in the developing chick ciliary ganglion (2011)
  • 著者名/発表者名: 細島頌子、侯旭濱、仲村春和、石塚徹、八尾寛
  • 学会等名: 第34回 日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] The molecular determinants involved in ion flux regulation of channelrhodopsin-2 (2011)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto S, Wang H, Sugiyama Y, Ishizuka T, Yawo H
  • 学会等名: 第34回日本神経科 学大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] The molecular determinants involved in ion flux regulation of channelrhodopsins (2011)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto S, Wang H, Sugiyama Y, Ishizuka T, Yawo H
  • 学会等名: 8th IBRO World Congress of Neuroscience
  • 発表場所: Florence, Itary
  • 年月日: 2011-07-17
• [学会発表] 新世代チャネルロドプシンによるオプトジェネティクス.神経組織の成長・再生・移植研究会 (2011)
  • 著者名/発表者名: 八尾寛,石塚徹
  • 学会等名: 第26回学術集会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-06-25
• [学会発表] 光受容イオンチャネル、チャネルロドプシンの光受容-チャネル構造・機能連関 (2011)
  • 著者名/発表者名: 八尾寛
  • 学会等名: CBI学会第317回研究講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-05-27
• [学会発表] Localization of the actin binding protein, coactosin that expressed in the developing chick ciliary ganglion (2011)
  • 著者名/発表者名: 細島頌子、侯旭濱、仲村春和、石塚徹、八 尾寛
  • 学会等名: 第44回 日本発生生物学会年会
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2011-05-19
• [学会発表] ニワトリ胚毛様体 神経節における杯状シナプスの形成- Brainbow 法による解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: Egawa R, Hososhima S, Ishizuka T, Nakamura H, Yawo H
  • 学会等名: The 34th annualMeeting of the Japan Neuroscience Society (NEURO2011)
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] Synaptogenesis in the embryonic chick ciliary ganglion - a brainbow study. OIST International Workshop (2011)
  • 著者名/発表者名: Egawa R, Hososhima S, Ishizuka T, Nakamura H, Yawo H
  • 学会等名: Molecular & structural organization of presynaptic function and plasticity
  • 発表場所: Okinawa
• [学会発表] Development of the calyx-type synapses in the embryonic chick ciliary ganglion - a brainbow study (2011)
  • 著者名/発表者名: Egawa R, Hososhima S, Ishizuka T, Nakamura H, Yawo H
  • 学会等名: 8th IBRO WORLD CONGRESS OFNEUROSCIENCE
  • 発表場所: Florence, Italy
• [学会発表] Development of the calyx-type synapses in the embryonic chick ciliary ganglion - a brainbow study. (2011)
  • 著者名/発表者名: Egawa R, Hososhima S, Ishizuka T, Nakamura H, Yawo H
  • 学会等名: 8th IBRO WORLD CONGRESS OF NEUROSCIENCE
  • 発表場所: Florence (Italy)
• [学会発表] Synaptogenesis in the embryonic chick ciliary ganglion - a brainbow study. (2011)
  • 著者名/発表者名: Egawa R, Hososhima S, Ishizuka T, Nakamura H, Yawo H
  • 学会等名: OIST International Workshop "Molecular & structural organization of presynaptic function and plasticity"
  • 発表場所: Okinawa
• [学会発表] Localization of the actin binding protein, coactosin that expressed in the developing chick ciliary ganglion. (2011)
  • 著者名/発表者名: 細島頌子、侯旭濱、仲村春和、石塚徹、八尾寛
  • 学会等名: 第44回日本発生生物学会年会
  • 発表場所: 沖縄
• [学会発表] ニワトリ胚毛様体神経節における杯状シナプスの形成－Brainbow法による解析。 (2011)
  • 著者名/発表者名: Egawa R, Hososhima S, Ishizuka T, Nakamura H, Yawo H
  • 学会等名: The 34th annual Meeting of the Japan Neuroscience Society (NEURO2011)
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] Expression of the actin-binding proteins, coactosin and drebrin, in the developing chick ciliary ganglion. (2011)
  • 著者名/発表者名: 細島頌子、侯旭濱、仲村春和、石塚徹、八尾寛
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] Distribution of the actin-binding protein, coactosin in the chick ciliary ganglion during embryonic synaptogenesis. (2011)
  • 著者名/発表者名: 細島頌子、侯旭濱、仲村春和、石塚徹、八尾寛
  • 学会等名: 3rd UCL-Tohoku symposium
  • 発表場所: London （英国）
• [学会発表] 光操作システムの開発とオプトジェネティクス(光遺伝学)への応用
  • 著者名/発表者名: 八尾 寛
  • 学会等名: 第32回 東邦大学生命科学シンポジウム
  • 発表場所: 船橋市
  • 招待講演
• [学会発表] 杯状シナプスにおけるシナプス除去機構への光遺伝学的アプローチ
  • 著者名/発表者名: 細島 頌子、石塚 徹、八尾 寛
  • 学会等名: 第44回東北生理談話会
  • 発表場所: 山形
• [図書] Muscle Optogenetics: Controlling muscle functions with light. In: Muscle Cells (Ed, Benigno Pezzo) (2013)
  • 著者名/発表者名: Asano T, Ishizuka T, Yawo H
  • 出版者: Nova Science Publisher Inc.Hauppauge NY
• [図書] Muscle Optogenetics: Controlling muscle functions with light. In: Muscle Cells (Ed, Benigno Pezzo) (2013)
  • 著者名/発表者名: Asano T, Ishizuka T, Yawo H
  • 出版者: Nova Science Publisher Inc., Hauppauge NY
• [図書] Whole-Cell Patch Method" Patch-Clamp Techniques: From Beginning to Advanced Protocols (Springer Protocols Handbooks) (Ed. Yasunobu Okada) (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiromu Yawo
  • 出版者: Springer Verlag, Japan
• [図書] "Whole-Cell Patch Method" Patch-Clamp Techniques: From Beginning to Advanced Protocols (Springer Protocols Handbooks) (Ed. Yasunobu Okada) (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiromu Yawo
  • 総ページ数: 27
  • 出版者: Springer Verlag, Japan
• [図書] 「ホールセル記録法」最新パッチクランプ実験技術法（岡田泰伸 編） (2011)
  • 著者名/発表者名: 八尾 寛
  • 総ページ数: 17
  • 出版者: 吉岡書店
• [備考] 1.日本経済新聞(朝刊,科学欄),光が照らす脳の迷宮.2012年7月1日. 新聞報道
• [備考] 2.日経産業新聞、皮膚で光感じるネズミ‐触角の仕組み解明に活用、2012年3月21日 新聞報道
• [備考] 3.朝日新聞(朝刊、科学欄)、手足の皮膚で光を感知、2012年3月15日 新聞報道
• [備考] 4.河北新報(朝刊)、皮膚で光を感知、東北大グループがマウス使い発見応用期待、2012年03月09日 新聞報道
• [備考]
  • URL: http://neuro.med.tohoku.ac.jp/
• [備考]
  • URL: http://ja.sendaibrain.org/member/yawo/index.html
• [備考]
  • URL: http://www.lifesci.tohoku.ac.jp/research/field_list/neurosciences/t_yawo
• [産業財産権] ラット脳内光誘発けいれんモデル (2012)
  • 発明者名: 大沢 伸一郎,岩崎 真樹,虫明 元, 八尾 寛 ,冨永 悌二,古澤 義人
  • 権利者名: 東北大学
  • 出願年月日: 2012-09-12
• [産業財産権] ラット脳内光誘発けいれんモデル (2011)
  • 発明者名: 大沢 伸一郎,岩崎 真樹,虫明 元, 八尾 寛 ,冨永 悌二,古澤 義人
  • 権利者名: 東北大学
  • 産業財産権番号: 2011-198126
  • 出願年月日: 2011-09-12
• [産業財産権] ラット脳内光誘発けいれんモデル (2011)
  • 発明者名: 大沢伸一郎,岩崎真樹,虫明元,八尾寛,冨永悌二,古澤義人
  • 権利者名: 東北大学
  • 産業財産権番号: 2011-198126
  • 出願年月日: 2011