光穿孔による個体脳単一ニューロン遺伝子改変法の開発

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23650204
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 神経・筋肉生理学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 狩野 方伸 東京大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (40185963)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• キーワード: 神経科学 / 2 光子イメージング / 遺伝子発現

研究概要

生きた動物個体の脳において、任意の神経細胞に光を用いて自由に遺伝子導入できる技術を開発する。フェムト秒パルスレーザーを用いて細胞膜の光穿孔を行うことで、広い範囲(500ミクロン四方)に分布する多数(100個程度)のニューロン一つ一つに独立に外来遺伝子を導入する。レーザー照射により、蛍光色素などの小分子をinvivoで個々のニューロンに選択的に導入することを確認した。DNAプラスミドを導入するための適切な条件検討の後に、遺伝子発現が可能になると期待される。

研究成果

• [雑誌論文] The endocannabinoid2-arachidonoylglycerol negatively regulates habituation by suppressing excitatory recurrent network activity and reducing long-term potentiation in the dentate gyrus (2013)
  • 著者名/発表者名: Sugaya, Y., Cagniard, B., Yamazaki, M., Sakimura, K. & Kano, M.
  • 雑誌名: J. Neurosci 巻: 33 ページ: 3588-3601
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatiotemporal Dynamics of Functional Clusters of Neurons in the Mouse Motor Cortex during a Voluntary Movement (2013)
  • 著者名/発表者名: Hira, R., Ohkubo, F., Ozawa, K., Isomura, Y., Kitamura, K., Kano, M., Kasai, H. & Matsuzaki, M.
  • 雑誌名: J. Neurosci 巻: 33 ページ: 1377-1390
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dendritic calciumsignaling in cerebellar Purkinje cell (2012)
  • 著者名/発表者名: Kitamura, K. & Kano, M.
  • 雑誌名: Neural Networks published online
  • URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0893608012002110
  • 査読あり
• [雑誌論文] GABAergic inhibition regulates developmental synapse elimination in the cerebellum (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakayama, H., Miyazaki, T., Kitamura, K., Hashimoto, K., Yanagawa, Y.,Obata, K., Sakimura, K., Watanabe, M.& Kano, M.
  • 雑誌名: Neuron 巻: 74 ページ: 384-396
  • 査読あり
• [雑誌論文] Organotypic coculture preparation for the study of developmental synapseelimination in mammalian brain (2012)
  • 著者名/発表者名: Uesaka, N., Mikuni, T., Hashimoto, K., Hirai, H., Sakimura, K. & Kano, M.
  • 雑誌名: J. Neurosci 巻: 32 ページ: 11688-11699
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synapsetype-independent degradation of the endocannabinoid2-arachidonoylglycerol after retrograde synaptic suppression (2012)
  • 著者名/発表者名: Tanimura, A., Uchigashima, M., Yamazaki, M., Uesaka, N., Mikuni, T., Abe, M., Hashimoto, K., Watanabe, M., Sakimura, K. & Kano, M.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 109 ページ: 12195-12200
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synaptogenesis and synaptic elimination (2012)
  • 著者名/発表者名: Kano, M. & Watanabe, M.
  • 雑誌名: Handbook of Cerebellum and Cerebellar Disorders 巻: (in press)
• [雑誌論文] Locally synchronized synaptic inputs (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, N., Kitamura, K., Matsuo, N., Mayford, M., Kano, M., Matsuki, N.& Ikegaya, Y.
  • 雑誌名: Science 巻: 335 ページ: 353-356
  • 査読あり
• [雑誌論文] 小脳プルキンエ細胞樹状突起活動のin vivoイメージング (2012)
  • 著者名/発表者名: 喜多村和郎,橋本浩一,狩野方伸
  • 雑誌名: 生体の科学 巻: 63 ページ: 26-33
• [雑誌論文] CaV2.1 in cerebellar Purkinje cellsregulates competitive excitatory synaptic wiring, cell survival, and cerebellar biochemical compartmentalization (2012)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki, T., Yamasaki, M., Hashimoto, K., Yamazaki, M., Abe, M., Usui, H., Kano, M., Sakimura, K. & Watanabe,M.
  • 雑誌名: J. Neurosci 巻: 32 ページ: 1311-1328
  • 査読あり
• [雑誌論文] Climbing fiber synapse elimination in cerebellar Purkinje cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, M. & Kano, M.
  • 雑誌名: Eur. J. Neurosci 巻: 34 ページ: 1697-1710
• [雑誌論文] Developmental switching ofperisomatic innervation from climbing fibers to basket cell fibers in cerebellarPurkinje cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Ichikawa, R., Yamasaki, M., Miyazaki, T., Konno, K., Hashimoto, K., Tatsumi, H., Inoue, Y., Kano, M. & Watanabe, M.
  • 雑誌名: J. Neurosci 巻: 31 ページ: 16916-16927
  • 査読あり
• [雑誌論文] Postsynaptic P/Q-type Ca2+ channel in Purkinje cell mediates synaptic competition and elimination in developing cerebellum (2011)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto, K., Tsujita, M., Miyazaki, T., Kitamura, K., Yamazaki, M., Shin, H.-S., Watanabe, M., Sakimura, K. & Kano, M.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 108 ページ: 2447-2457
  • 査読あり
• [雑誌論文] In vivo two-photon uncaging of glutamate revealing the structure-function relationships of dendritic spines in the neocortex of adult mice (2011)
  • 著者名/発表者名: Noguchi, J., Nagaoka, A., Watanabe, S., Ellis-Davies, G.C., Kitamura, K., Kano, M., Matsuzaki, M. & Kasai, H.
  • 雑誌名: J.Physiol 巻: 589 ページ: 2447-2457
  • 査読あり
• [雑誌論文] A role for myosin Va in cerebellar plasticity and motor learning: a possible mechanism underlying neurological disorder in myosin Va disease (2011)
  • 著者名/発表者名: Miyata, M., Kishimoto, Y., Tanaka, M., Hashimoto, K., Hirashima, N., Murata, Y., Kano, M. & Takagishi, Y.
  • 雑誌名: J. Neurosci 巻: 31 ページ: 6067-6078
• [雑誌論文] Calcium-dependent regulation of climbing fiber synapse elimination during postnatal cerebellardevelopment
  • 著者名/発表者名: Kano, M., Nakayama, H., Hashimoto, K., Kitamura, K., Sakimura, K. & Watanabe, M.
  • 雑誌名: J. Physiol 巻: (in press)
  • 査読あり
• [学会発表] マウスバレル皮質における感覚シナプス入力の可視化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 喜多村和郎、狩野方伸
  • 学会等名: 第90回日本生理学会大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20130327-29
• [学会発表] マウス小脳における登上線維応答の同期性とAldolaseC発現パターンとの関連 (2013)
  • 著者名/発表者名: 堤新一郎、多田真弓、崎村建司、喜多村和郎、狩野方伸
  • 学会等名: 第90回日本生理学会大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20130327-29
• [学会発表] Climbing fiber network refinementand desynchronization of Purkinje cellpopulation activity during postnatal cerebellar development (2013)
  • 著者名/発表者名: Jean-Marc Good, Kazuo Kitamura, Kenji Sakimura, Masanobu Kano
  • 学会等名: 第90回日本生理学会大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20130327-29
• [学会発表] 組織培養法と細胞種特異的遺伝子導入法を用いたシナプス刈り込みのメカニズム (2013)
  • 著者名/発表者名: 上阪直史、三國貴康、平井宏和、狩野方伸
  • 学会等名: 第90回日本生理学会大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20130327-29
• [学会発表] 内因性カンナビノイド2-アラキドノイルグリセロールは歯状回の興奮性シナプス伝達を抑制し発作を減弱する (2013)
  • 著者名/発表者名: 菅谷佑樹、山崎真弥、崎村建司、狩野方伸
  • 学会等名: 第90回日本生理学会大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20130327-29
• [学会発表] 小脳登上線維-プルキンエ細胞シナプスの発達において競合する登上線維間の相対的な強度の差と登上線維の絶対的な強度がそれぞれ異なる段階に寄与している (2013)
  • 著者名/発表者名: 川田慎也、橋本浩一、山崎真弥、宮崎太輔、山崎美和子、三國貴康、渡辺雅彦、崎村建司、狩野方伸
  • 学会等名: 第90回日本生理学会大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20130327-29
• [学会発表] Activity-dependent Refinement of Climbing Fiber to Purkinje Cell Synapses during Postnatal Cerebellar Development. International Symposium on "Sensory Systems and Neural Circuits" (2013)
  • 著者名/発表者名: Kano, M.
  • 学会等名: Celebrating the 22nd Anniversary of Odorant- Receptor Gene Discoveries
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-02-11
• [学会発表] Synapse type-independent degradation of 2-arachidonoylglycerol after retrograde synaptic suppression in the cerebellum (2012)
  • 著者名/発表者名: A. TANIMURA, M. UCHIGASHIMA, M. YAMAZAKI, N. UESAKA, T. MIKUNI, K. HASHIMOTO, M. WATANABE, K. SAKIMURA, M. KANO.
  • 学会等名: Neuroscience 2012
  • 発表場所: New Orleans, USA.
  • 年月日: 20121013-17
• [学会発表] Possible involvement of theCa2+-dependent gene Arc in activity-dependent synapse elimination in the cerebellum (2012)
  • 著者名/発表者名: T. MIKUNI, N. UESAKA, H. OKUNO, H. HIRAI, H. BITO, M. KANO.
  • 学会等名: Neuroscience 2012
  • 発表場所: New Orleans, USA.
  • 年月日: 20121013-17
• [学会発表] Visualization of an active ensemble of cortical neurons in vivo using a novel activity-dependent promoter E-SARE (2012)
  • 著者名/発表者名: T. KAWASHIMA, K. KITAMURA, K. OHKI, K. SUZUKI, M. NONAKA, S. KAMIJO, S. TAKEMOTO-KIMURA, M. KANO, H. OKUNO, H. BITO.
  • 学会等名: Neuroscience 2012
  • 発表場所: New Orleans, USA.
  • 年月日: 20121013-17
• [学会発表] Electrical contribution of postsynaptic T-type calcium channels to parallelfiber-Purkinje cell synaptic transmission (2012)
  • 著者名/発表者名: R. LY, V. UEBELE, J. RENGER, H.PROSSER, A. RANDALL, M. KANO, K. SAKIMURA, B. BARBOUR, P. ISOPE, A. FELTZ.
  • 学会等名: Neuroscience 2012
  • 発表場所: New Orleans, USA.
  • 年月日: 20121013-17
• [学会発表] Impairment ofreward-based adaptive choice of actions by local injection of cannabinoid CB1 receptor antagonistinto the striatum of behaving monkeys (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. UEDA, S. R. OKAZAKI, K.YAMANAKA, K. ENOMOTO, M. KANO, M. KIMURA.
  • 学会等名: Neuroscience 2012
  • 発表場所: New Orleans, USA.
  • 年月日: 20121013-17
• [学会発表] Postnatal climbing fiber synapse remodeling desynchronizes population activity of Purkinje cells in developing cerebellum (2012)
  • 著者名/発表者名: Jean- Marc Good, Kazuo Kitamura, Kenji Sakimura, Masanobu Kano.
  • 学会等名: 第35回日本神経科学大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20120918-21
• [学会発表] 新規活動依存的プロモーターE-SAREを用いた、大脳皮質における機能的回路の同定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 川島尚之、喜多村和郎、大木研一、鈴木敢三、野中美応、上條諭志、竹本さやか、狩野方伸、奥野浩行、尾藤晴彦
  • 学会等名: 第35回日本神経科学大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20120918-21
• [学会発表] 発達期マウス網膜-外側膝状体シナプス除去における代謝型グルタミン酸受容体1型の役割 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鳴島円、内ヶ島基政、橋本浩一、饗場篤、渡辺雅彦、宮田麻理子、狩野方伸
  • 学会等名: 第35回日本神経科学大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20120918-21
• [学会発表] 発達期小脳におけるシナプス除去カルシウム依存性調節 (2012)
  • 著者名/発表者名: 狩野方伸
  • 学会等名: 第35回日本神経科学大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20120918-21
• [学会発表] Heterogeneous organization of individual synaptic inputs in the mouse barrel cortex (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuo Kitamura, Yuji Ikegaya, Masanobu Kano.
  • 学会等名: FENS Forum 2012
  • 発表場所: Barcelona, Spain.
  • 年月日: 20120714-18
• [学会発表] Spatial And Temporal Structure Of Cortical Microcircuit Activity For Generating Voluntary Movement (2012)
  • 著者名/発表者名: Hira R., Ohkubo F., Ozawa K., Isomura Y., Kitamura K., Kano M., Kasai H. & Matsuzaki M.
  • 学会等名: FENS Forum 2012
  • 発表場所: Barcelona, Spain.
  • 年月日: 20120714-18
• [学会発表] Calcium-dependent regulation of climbing fiber synapse elimination during postnatal cerebellar development (2012)
  • 著者名/発表者名: Kano, M.
  • 学会等名: Satellite symposium of SFN 2012 meeting
  • 発表場所: New Orleans, USA.
  • 年月日: 2012-10-12
• [学会発表] Retrograde suppression of synaptic transmission by the endocannabinoid 2-arachidonoylglycerol (2012)
  • 著者名/発表者名: Kano, M.
  • 学会等名: Cell Symposia
  • 発表場所: New Orleans, USA.
  • 年月日: 2012-10-11
• [学会発表] Control of synaptic function by endogenous cannabinoid (2012)
  • 著者名/発表者名: Kano, M.
  • 学会等名: Plenary Lecture at the 8th FENS Forum of European Neuroscience
  • 発表場所: Barcelona, Spain.
  • 年月日: 2012-07-16
• [学会発表] Refinement of Climbing Fiber to Purkinje Cell Synapses during Postnatal Cerebellar Development (2012)
  • 著者名/発表者名: Kano, M.
  • 学会等名: 1st International Syposium / 59th NIBB Conference
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 2012-03-11
• [学会発表] Postsynaptic P/Q typevoltage-dependent Ca2+ channel is involved in refinement of cerebellar climbing fiber to Purkinje cell synapses in early postnatal development (2011)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto, K., Tsujita, M., Miyazaki,T., Kitamura, K., Yamazaki M., Shin,H-S, Watanabe M., Sakimura K., Kano, M.
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 20110914-17
• [学会発表] Roles of Purkinje cell activity in climbing fiber synapse elimination in an organotypic coculture preparation of the cerebellum and medullao blongata (2011)
  • 著者名/発表者名: Mikuni, T., Uesaka, M., Kano, M.
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 20110914-17
• [学会発表] Enhanced synchrony of climbingfiber-induced Ca2+ signaling in cerebellar Purkinje cells caused by elevated synchronous activity of inferior olivary neurons in GluD2 (GluRδ2) knockout mouse (2011)
  • 著者名/発表者名: Miki Hashizume, Kazuo, Kitamura, Kenji Sakimura and Masanobu Kano.
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 20110914-17
• [学会発表] Desynchronization of cerebellar Purkinje cell population activity during postnatal development (2011)
  • 著者名/発表者名: Good, J.K., Kitamura, K., Kano, M.
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 20110914-17
• [学会発表] Requirement oftype 1 metabotropic glutamate receptor for experience-dependent pruning of retinogeniculate synapses (2011)
  • 著者名/発表者名: Narushima, M., Uchigashima, M., Hashimoto, K., Aiba, A., Watanabe, M., Miyata, M., Kano, M.
  • 学会等名: 8th IBRO World Congress
  • 発表場所: Florence, Itary.
  • 年月日: 20110714-18
• [学会発表] Activity-dependent refinement of climbing fiber to Purkinje cell synapses during postnatal cerebellar development (2011)
  • 著者名/発表者名: Kano, M., Hashimoto, K., Kawamura, Y., Nakayama, H., Kitamura, K.,Sakimura K.
  • 学会等名: COLD SPRING HARBOR ASIA CONFERENCE: "Assembly, Plasticity, Dysfunction and Repair of NeuralCircuits"
  • 発表場所: 蘇州、中国
  • 年月日: 2011-10-19
• [学会発表] Activity-dependent maturation of climbing fiber to Purkinje cell synapses during postnatal cerebellar development (2011)
  • 著者名/発表者名: Kano, M.
  • 学会等名: 4th International Symposium of the Society for Research on the Cerebellum
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-09-18
• [学会発表] Activity-dependent synapse elimination during postnatal development (2011)
  • 著者名/発表者名: Kano, M.
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Cerebellum
  • 発表場所: New London, USA
  • 年月日: 2011-08-24
• [学会発表] Activity-dependentrefinement of climbing fiber to Purkinje cell synapses duringpostnatal development (2011)
  • 著者名/発表者名: Kano, M.
  • 学会等名: Symposium on Organization and Function of Neuronal Circuits in Movement Control
  • 発表場所: Trolleholm Castle, Sweden
  • 年月日: 2011-05-28