オリゴデンドロサイトによる神経回路調節機能

• 研究課題/領域番号: 23680042
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 融合基盤脳科学
• 研究機関: 慶應義塾大学 (2012-2014); 生理学研究所 (2011)
• 研究代表者: 田中 謙二 慶應義塾大学, 医学部, 特任准教授 (30329700)
• 研究協力者: 山崎 良彦 山形大学, 医学部, 准教授 (10361247)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 27,820千円 (直接経費: 21,400千円、間接経費: 6,420千円); 2014年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2013年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2012年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円); 2011年度: 12,610千円 (直接経費: 9,700千円、間接経費: 2,910千円)
• キーワード: ニューロングリア相互作用 / オリゴデンドロサイト / オプトジェネティクス / カルシウム / 海馬 / 線条体 / 神経伝導 / オプトジェネィクス

研究成果の概要

本研究ではオリゴデンドロサイトを単に神経伝導を速めるだけの絶縁体とみなすのではなく、神経活動量に応じて伝導速度を調節し神経回路と行動を制御しうる動的な構成要素であるとの仮説にのっとった。オリゴデンドロサイトは神経活動に伴って脱分極性の応答をすることが知られている。光遺伝学をオリゴデンドロサイトに駆使して神経活動にともなう脱分極性変化を模倣したところ、10分間程度の伝導速度の増加と、その後におこる数時間の軸索の興奮性増加が見られた。オリゴデンドロサイトが軸索機能を短期、長期に制御することが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Optogenetic Activation of CA1 Pyramidal Neurons at the Dorsal and Ventral Hippocampus Evokes Distinct Brain-Wide Responses Revealed by Mouse fMRI. (2015)
  • 著者名/発表者名: N, Yoshida K, Komaki Y, Xu M, Sakai Y, Hikishima K, Mimura M, Okano H, Tanaka KF.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 10 号: 3 ページ: e0121417-e0121417
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0121417
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Astroglial Glutamate Transporter Deficiency Increases Synaptic Excitability and Leads to Pathological Repetitive Behaviors in Mice. (2015)
  • 著者名/発表者名: Aida T, Yoshida J, Nomura M, Tanimura A, Iino Y, Soma M, Bai N, Ito Y, Cui W, Aizawa H, Yanagisawa M, Nagai T, Takata N, Tanaka KF, Takayanagi R, Kano M, Gotz M, Hirase H, Tanaka K.
  • 雑誌名: Neuropsychopharmacology 巻: in press 号: 7 ページ: 1660-1660
  • DOI: 10.1038/npp.2015.26
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Optogenetic activation of dorsal raphe serotonin neurons enhances patience for future rewards. (2014)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki KW, Miyazaki K, Tanaka KF, Yamanaka A, Takahashi A, Tabuchi S, Doya K
  • 雑誌名: Curr Biol 巻: 24 号: 17 ページ: 2033-2040
  • DOI: 10.1016/j.cub.2014.07.041
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Increased adenosine levels in mice expressing mutant glial fibrillary acidic protein in astrocytes result in failure of induction of LTP reversal (depotentiation) in hippocampal CA1 neurons. (2014)
  • 著者名/発表者名: Fujii S, Tanaka KF, Ikenaka K, Yamazaki Y.
  • 雑誌名: Brain Res 巻: 1578 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1016/j.brainres.2014.07.005
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hippocampal memory traces are differentially modulated by experience, time, and adult neurogenesis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Denny CA, Kheirbek MA, Alba EL, Tanaka KF, Brachman RA, Laughman KB, Tomm NK, Turi GF, Losonczy A, Hen R.
  • 雑誌名: Neuron 巻: 83 号: 1 ページ: 189-201
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2014.05.018
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] In vivo visualization of subtle, transient and local activity of astrocytes using an ultrasensitive Ca2+ indicator. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kanemaru K, Sekiya H, Xu M, Satoh K, Kitajima N, Yoshida K, Okubo Y, Sasaki T, Moritoh S, Hasuwa H, Mimura M, Horikawa K, Matsui K, Nagai T, Iino M, Tanaka KF
  • 雑誌名: Cell Rep 巻: 8(1),311 号: 1 ページ: 311-318
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2014.05.056
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Optogenetic activation of serotonergic neurons enhances anxiety-like behavior in mice. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ohmura Y, Tanaka KF, Tsunematsu T, Yamanaka A,Yoshioka M
  • 雑誌名: Int J Neuropsychopharmacology 巻: 17 号: 11 ページ: 1777-1783
  • DOI: 10.1017/s1461145714000637
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Optogenetic manipulation of activity and temporally controlled cell-specific ablation reveal a role for MCH neurons in sleep/wake regulation. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsunematsu T, Ueno T, Tabuchi S, Inutsuka A, Tanaka KF, Hasuwa H, Kilduff TS, Terao A, Yamanaka A.
  • 雑誌名: J Neurosci 巻: 34 ページ: 6896-6909
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Short- and long-term functional plasticity of white matter induced by oligodendrocyte depolarization in the hippocampus. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki Y, Fujiwara H, Kaneko K, Hozumi Y, Xu M, Ikenaka K, Fujii S, Tanaka KF.
  • 雑誌名: Glia 巻: 62 号: 8 ページ: 1299-1312
  • DOI: 10.1002/glia.22681
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] オプトジェネティクス (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中謙二
  • 雑誌名: 精神医学 巻: 56 ページ: 281-284
  • NAID: 40020046431
• [雑誌論文] オプトジェネティクスをはじめましょう (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中謙二
  • 雑誌名: 日本薬理学雑誌 巻: 143 ページ: 193-197
• [雑誌論文] オプトジェネティクスと小動物functional MRIの融合による脳内環境変化の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中謙二
  • 雑誌名: 遺伝子医学MOOK 巻: 26 ページ: 125-129
• [雑誌論文] Optogeneticsが拓く精神疾患の未来 (2014)
  • 著者名/発表者名: 夏堀晃世、田中謙二
  • 雑誌名: Medical Science Digest 巻: 40 ページ: 13-15
• [雑誌論文] 遺伝子改変マウスを小さく維持するコツ (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中優衣、日野宇太郎、田中謙二
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 32 ページ: 2973-2979
• [雑誌論文] Optogenetic countering of glial acidosis suppresses glial glutamate release and ischemic brain damage (2014)
  • 著者名/発表者名: Beppu K, Sasaki T, Tanaka K F, Yamanaka A, Fukazawa Y, Shigemoto R, Matsui K
  • 雑誌名: Neuron 巻: 81(2) 号: 2 ページ: 314-320
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2013.11.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] 光遺伝学に有用な遺伝子改変マウス (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中謙二
  • 雑誌名: 細胞工学 巻: 33 ページ: 260-263
• [雑誌論文] Influence of inhibitory serotonergic inputs to orexin/hypocretin neurons on the diurnal rhythm of sleep and wakefulness. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tabuchi S, Tsunematsu T, Kilduff TS, Sugio S, Tanaka KF, Takahashi S, Tominaga M, Yamanaka A
  • 雑誌名: Sleep 巻: 36(9) 号: 9 ページ: 1391-1404
  • DOI: 10.5665/sleep.2972
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long-lasting silencing of orexin/hypocretin neurons using archaerhodopsin induces slow-wave sleep in mice. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsunematsu T, Tabuchi S, Tanaka KF, Boyden ES, Tominaga M, Yamanaka A
  • 雑誌名: Behavioural Brain Research 巻: 255 ページ: 64-74
  • DOI: 10.1016/j.bbr.2013.05.021
  • 査読あり
• [雑誌論文] In vivoでグリアを見る・操作するための機能遺伝子発現方法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中謙二、高田則雄、三村將
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 31 ページ: 1736-1741
• [雑誌論文] オプトジェネティクスと精神医学. (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中謙二、高田則雄、三村將
  • 雑誌名: 精神神経学雑誌 巻: 115 ページ: 1211-1215
• [雑誌論文] The manipulation of neural and cellular activities by ectopic expression of melanopsin. (2013)
  • 著者名/発表者名: Koizumi A, Tanaka KF, Yamanaka A
  • 雑誌名: Neuroscience Research 巻: 75(1) 号: 1 ページ: 3-5
  • DOI: 10.1016/j.neures.2012.07.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ectopic expression of melanopsin in orexin/hypocretin neurons enables control of wakefulness of mice in vivo by blue light (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsunematsu T, Tanaka KF, Yamanaka A, Koizumi A
  • 雑誌名: Neurosci Res 巻: 75(1) 号: 1 ページ: 23-28
  • DOI: 10.1016/j.neures.2012.07.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Olig2-lineage cells preferentially differentiate into oligodendrocytes but their processes degenerate at the chronic demyelinating stage of proteolipid protein-overexpressing mouse. (2013)
  • 著者名/発表者名: Shimizu T
  • 雑誌名: J Neurosci Res 巻: 91 号: 2 ページ: 178-186
  • DOI: 10.1002/jnr.23153
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of optogenetically activated striatal medium spiny neurons by Npas4 expression (2012)
  • 著者名/発表者名: Bepari AK, Sano H, Tamamaki N, Nambu A, Tanaka KF, Takebayashi H
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 7(12) 号: 12 ページ: 140-140
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0052783
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of an optogenetic byway for perturbing neuronal activity via glialphotostimulation. (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Sasaki. K. Beppu, K. Tanaka, Y. Fukazawa, R. Shigemoto, K. Matsui
  • 雑誌名: Proceedings National Academy of Sciences of the USA 巻: 109 号: 50 ページ: 20720-20725
  • DOI: 10.1073/pnas.1213458109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preinspiratory calcium rise in putative pre-Botzinger complex astrocytes (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Okada, T. Sasaki. Y. Oku, N. Takahashi, M. Seki, S. Ujita, K. Tanaka, N. Matsuki, Y. Ikegaya
  • 雑誌名: Journal of Physiology 巻: 590 号: 19 ページ: 4933-4944
  • DOI: 10.1113/jphysiol.2012.231464
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shared Synaptic Pathophysiology in Syndromic and Nonsyndromic Rodent Models of Autism (2012)
  • 著者名/発表者名: Baudouin SJ
  • 雑誌名: Science 巻: 338 号: 6103 ページ: 128-132
  • DOI: 10.1126/science.1224159
  • 査読あり
• [雑誌論文] Serotonin receptor expression along the dorsal-ventral axis of mouse hippocampus. (2012)
  • 著者名/発表者名: Tanaka KF
  • 雑誌名: Philos Trans R Soc Lond B Biol 巻: 367 号: 1601 ページ: 2395-2401
  • DOI: 10.1098/rstb.2012.0038
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expanding the repertoire of optogenetically targeted cells with an enhanced gene expression system (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Tanaka, K. Matsui, T. Sasaki. H. Sano, S. Sugio, K. Fan, K. Ikenaka, R. Hen, J. Nakai, Y. Yanagawa, H. Hasuwa, K. Deisseroth, A. Yamanaka
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 2 号: 2 ページ: 397-406
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2012.06.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mitral cells in the olfactory bulb are mainly excited through a multistep signaling path. (2012)
  • 著者名/発表者名: Gire DH
  • 雑誌名: J Neurosci. 巻: 32 号: 9 ページ: 2964-2975
  • DOI: 10.1523/jneurosci.5580-11.2012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Increased astrocytic ATP release results in enhanced excitability of the hippocampus. (2012)
  • 著者名/発表者名: Lee HU, Yamazaki Y, Tanaka KF, Furuya K, Sokabe M, Hida H, Takao K, Miyakawa T, Fujii S, Ikenaka K.
  • 雑誌名: These^† authors contributed equally to this work 巻: 61 号: 2 ページ: 210-224
  • DOI: 10.1002/glia.22427
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mitral cells in the olfactory bulb are mainly excited through a multistep signaling path (2012)
  • 著者名/発表者名: Gire DH
  • 雑誌名: J Neurosci 巻: 32 ページ: 2964-2975
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gene induction in mature oligodendrocytes with a PLP-tTA mouse line (2011)
  • 著者名/発表者名: Inamura N, et al
  • 雑誌名: Genesis 巻: (online published) 号: 5 ページ: 424-428
  • DOI: 10.1002/dvg.20808
  • 査読あり
• [雑誌論文] Increased numbers of oligodendrocyte lineage cells in the optic nerves of cerebroside sulfotransferase knockout mice (2011)
  • 著者名/発表者名: Kajigaya H
  • 雑誌名: Proc Jpn Acad Ser B Phys Biol Sci 巻: 87 ページ: 415-424
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mammalian Gcm genes induce Hes5 expression by active DNA demethylation and induce neural stem cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Seiji
  • 雑誌名: Nature Neuroscience 巻: 14(8) 号: 8 ページ: 957-964
  • DOI: 10.1038/nn.2875
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microglial cystatin F expression is a sensitive indicator for ongoing demyelination with concurrent remyelination (2011)
  • 著者名/発表者名: Ma J
  • 雑誌名: J Neurosci Res 巻: 89 号: 5 ページ: 639-649
  • DOI: 10.1002/jnr.22567
  • 査読あり
• [学会発表] Tetracycline-Controllable Gene Expression and Knockdown (2015)
  • 著者名/発表者名: 田中謙二
  • 学会等名: BRI International Symposium 2015
  • 発表場所: 新潟市、新潟大学医学部
  • 年月日: 2015-03-05 – 2015-03-06
  • 招待講演
• [学会発表] Optogenetics (2015)
  • 著者名/発表者名: 田中謙二
  • 学会等名: 第9回 日仏先端科学シンポジウム
  • 発表場所: 京都市、京都ブライトンホテル
  • 年月日: 2015-01-22 – 2015-01-25
  • 招待講演
• [学会発表] 精神医学研究にオプトジェネティクスが期待されること (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中謙二
  • 学会等名: 第35回日本レーザー医学会総会
  • 発表場所: 新宿区、京王プラザホテル
  • 年月日: 2014-11-30
  • 招待講演
• [学会発表] オプトジェネティクス (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中謙二
  • 学会等名: 第110回日本精神神経学会学術総会 ワークショップ
  • 発表場所: 横浜市、パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-06-27
• [学会発表] cortical spreading depressionがどこで止まるか (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉田慶多朗、田中謙二
  • 学会等名: 第19回グリアクラブ
  • 発表場所: 新潟
• [学会発表] オプトジェネティクス (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中謙二
  • 学会等名: 第91回日本生理学会大会
  • 発表場所: 鹿児島
• [学会発表] てんかん原性域の局所温度上昇とTPRV4wo介した病態悪化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 柴崎貢志、田中謙二、石崎泰樹
  • 学会等名: 第91回日本生理学会大会
  • 発表場所: 鹿児島
• [学会発表] オプトジェネティクスとfMRIを融合させたグリアニューロン相互作用の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中謙二
  • 学会等名: 田中謙二、吉田慶多朗、徐明、疋島啓吾、岡野栄之、三村將、高田則雄
  • 発表場所: 仙台
  • 招待講演
• [学会発表] In vivo Ca2+ imaging of vascular smooth muscle cells in cerebral cortex (2014)
  • 著者名/発表者名: Nami Kitajima, Hiroshi Sekiya, Kazunori Kanemaru, Kenji F. Tanaka, Masamitsu Iino
  • 学会等名: 第87回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] Expanding the repertoire of optogenetically targeted cells with an enhanced gene expression system. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kenji Tanaka
  • 学会等名: Optogenetics-2013 Theme Conference
  • 発表場所: Boston
  • 招待講演
• [学会発表] オプトジェネティクスと精神医学 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中謙二
  • 学会等名: 第109回日本精神神経学会学術総会
  • 発表場所: 福岡
  • 招待講演
• [学会発表] 一度創って5度おいしいマウス (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中謙二
  • 学会等名: 包括脳ネットワーク夏のワークショップ
  • 発表場所: 名古屋
  • 招待講演
• [学会発表] Npas4 mRNA expression can trace photoactivation of striatal medium spiny neurons at the cellular level. (2013)
  • 著者名/発表者名: 竹林 浩秀
  • 学会等名: 第118回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • 発表場所: 香川
• [学会発表] 光遺伝学を用いたチャネルロドプシン発現アストロサイトの活性化は神経活動を亢進させる (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉田 慶多朗
  • 学会等名: 第90回日本生理学会大会
  • 発表場所: 東京 江戸川区
• [学会発表] 精神科領域に重要な投射神経の発火をコントロールするマウスの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中 謙二
  • 学会等名: 第90回日本生理学会大会
  • 発表場所: 東京 江戸川区
  • 招待講演
• [学会発表] Oligodendrocyte dysfuction hypothesis in schizophrenia and beyond (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中謙二
  • 学会等名: 第85回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 京都国際会館(京都府)
  • 年月日: 2012-03-15
• [学会発表] 光操作による細胞機能制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中 謙二
  • 学会等名: 光操作研究会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] 発達期プルキンエ細胞体における登上線維シナプス排除機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮崎 太輔
  • 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] ChR2-induced astrocytic depolarization augments neuronal activities in vivo. (2012)
  • 著者名/発表者名: 高田 則雄
  • 学会等名: APRU-BMAP 2012/FIRST 2012シンポジウム「脳/心の進化と疾患（Diseases and Evolution of Brain and Mind）」
  • 発表場所: 東京 港区
• [学会発表] グリアが起点となる脳内環境変化
  • 著者名/発表者名: 田中謙二
  • 学会等名: Neuro2013
  • 発表場所: 京都
  • 招待講演
• [学会発表] オプトジェネティクスの精神科学への応用
  • 著者名/発表者名: 田中謙二
  • 学会等名: 第16回 神経科学領域における分子モニタリングシンポジウム
  • 発表場所: 名古屋
  • 招待講演
• [学会発表] ごきげんの解明に必要な技術:オプトジェネティクス
  • 著者名/発表者名: 田中謙二、高田則雄
  • 学会等名: The 8th HOKKAIDO ANTI AGING CLUB2014
  • 発表場所: 北海道
  • 招待講演
• [学会発表] 疾患モデルマウス作成に有効なSTOPtetO ノックイン（FAST システム）とその応用例
  • 著者名/発表者名: 田中謙二
  • 学会等名: 難治疾患共同研究拠点シンポジウム
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] グリア細胞の光操作
  • 著者名/発表者名: 田中謙二、吉田慶多朗、Ming Xu
  • 学会等名: 第24回マイクロダイアリシス研究会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 大脳皮質における血管平滑筋Ca2+イメージング
  • 著者名/発表者名: 北島奈美、関谷敬、金丸和典、田中謙二、飯野正光
  • 学会等名: 筋生理の集い
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 蛍光Caプローブを発現するトランスジェニックマウスを用いた脳血流制御機構の可視化解析
  • 著者名/発表者名: 関谷敬、北島奈美、佐藤要、田中謙二、飯野正光
  • 学会等名: 第23回日本循環薬理学会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] グリアの光操作
  • 著者名/発表者名: 田中謙二
  • 学会等名: 第2回Neurovascular Unit研究会
  • 発表場所: 東京
• [備考] グリア細胞内の微細なカルシウム活動も見逃さない新しい生体内イメージング技術の開発
  • URL: http://www.keio.ac.jp/ja/press_release/2014/osa3qr0000004muh.html
• [備考] 生きたままのマウスの脳細胞を光で操作する技術の開発
  • URL: http://www.nips.ac.jp/contents/release/entry/2012/07/post-219.html
• [産業財産権] テトラサイクリン遺伝子発現誘導システムにおける発現量を増幅させる遺伝子座とノックインによる増幅の効果 (2011)
  • 発明者名: 田中謙二, 山中章弘
  • 権利者名: 自然科学研究機構
  • 産業財産権番号: 2011-193680
  • 出願年月日: 2011-09-06