メラノプシンを用いた長時間の神経活動制御法の開発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23659128
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 環境生理学(含体力医学・栄養生理学)
• 研究機関: 名古屋大学 (2012-2013); 生理学研究所 (2011)
• 研究代表者: 山中 章弘 名古屋大学, 環境医学研究所, 教授 (60323292)
• 研究分担者: 小泉 周 生理学研究所, 准教授 (10296551)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 光遺伝学 / トランスジェニックマウス / スライスパッチクランプ / オレキシン

研究概要

メラノプシンは、一部の網膜神経節細胞に発現する光感受性膜タンパク分子で有り、470nm近辺の青色光によって活性化される。活性化されるとGqタンパク質を介して細胞内情報伝達系を駆動し、細胞内に情報を伝達することが出来る。メラノプシンは、チャネルロドプシン等と比較して高い光感受性能を持ち、長時間作用が続くことから、メラノプシンを異所性に神経細胞に発現させ、光を用いて神経活動を長時間操作することを試みた。現在用いられている光遺伝学よりも、弱い光強度で長時間の活動操作できる手法を確立できた。

研究成果

• [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: (in press)
• [雑誌論文] Conditional ablation of orexin/hypocretin neurons : A new mouse model for the study of narcolepsy and orexin system function (2014)
  • 著者名/発表者名: Tabuchi S, Tsunematsu T, Black SW, Tominaga M, Maruyama M, Takagi K, Minokoshi Y, Sakurai T, Kilduff TS, Yamanaka A
  • 雑誌名: J Neurosci 巻: (in press)
• [雑誌論文] GABAB agonism promotes sleep and reduces cataplexy in murine narcolepsy (2014)
  • 著者名/発表者名: Black SW, Morairty SR, Chen TM, Leung AK, Wisor JP, Yamanaka A, Kilduff TS
  • 雑誌名: J Neurosci 巻: (in press)
• [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: (in press)
• [雑誌論文] Modulation of water efflux through functional interaction between TRPV4 and TMEM16A/anoctamin 1 (2014)
  • 著者名/発表者名: Takayama Y, Shibasaki K, Suzuki Y, Yamanaka A, Tominaga M
  • 雑誌名: FASEB J 巻: (in press)
• [雑誌論文] Optogenetic countering of glial acidosis suppress glial glutamate release and ischemic brain damage (2014)
  • 著者名/発表者名: Beppu K, Sasaki T, Tanaka KF, Yamanaka A, Fukazawa Y, Shigemoto R, Matsui K
  • 雑誌名: Neuron 巻: 81(2) ページ: 314-20
• [雑誌論文] Greatly increased numbers of histamine cells in human narcolepsy with cataplexy (2013)
  • 著者名/発表者名: John J, Thannickal TC, McGregor R, Ramanathan L, Ohtsu H, Nishino S, Sakai N, Yamanaka A, Stone C, Cornford M, Siegel JM
  • 雑誌名: Ann Neurol 巻: 74(6) ページ: 786-93
• [雑誌論文] Chronic alterations in monoaminergic cells in the locus coeruleus in orexin neuron-ablated narcoleptic mice (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsujino N, Tsunematsu T, Uchigashima M, Konno K, Yamanaka A, Kobayashi K, Watanabe M, Koyama Y, Sakurai T
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 8(7) ページ: e70012
• [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 Edward S, Tominaga M, Yamanaka A
  • 雑誌名: Behav Brain Res 巻: 255 ページ: 64-74
• [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 Thomas S, Sugio S, Xu M, Tanaka KF, Takahashi S, Tominaga M, Yamanaka A
  • 雑誌名: Sleep 巻: 36 (9) ページ: 1391-404
• [雑誌論文] Nociception originating from the crural fascia in rats (2013)
  • 著者名/発表者名: Taguchi T, Yasui M, Kubo A, Abe M, Kiyama H, Yamanaka A, Mizumura K
  • 雑誌名: Pain 巻: 154(7) ページ: 1103-14
• [学会発表] 神経活動操作を用いた睡眠覚醒調節に関わる神経回路の動作原理 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山中章弘
  • 学会等名: 第87回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20140300
• [学会発表] 光遺伝学・薬理遺伝学を用いた神経活動操作と行動制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山中章弘
  • 学会等名: 第91回日本生理学会大会
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 20140300
• [学会発表] 光遺伝学を用いた視床下部神経活動の操作による睡眠覚醒の制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山中章弘
  • 学会等名: International Workshop on Animal Instinctive and Intelligent Behaviors
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 20140200
• [学会発表] The physiological role of orexin/hypocretin neurons on sleep/wakefulness regulation (2014)
  • 著者名/発表者名: 山中章弘, 常松友美, 田淵紗和子, 犬束歩
  • 学会等名: 2014 Meeting of the Australasian Neuroscience Society
  • 発表場所: Adelaide, Australia
  • 年月日: 20140100
• [学会発表] オプトジェネティクスを用いた神経活動操作による本能行動制御メカニズムの解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山中章弘
  • 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
  • 年月日: 20131200
• [学会発表] ノンレム睡眠とレム睡眠の調節メカニズム (2013)
  • 著者名/発表者名: 山中章弘
  • 学会等名: 第20回日本時間生物学会学術大会
  • 発表場所: 東大阪
  • 年月日: 20131100
• [学会発表] New model mice for narcolepsy (2013)
  • 著者名/発表者名: 山中章弘, 田淵紗和子, 常松友美
  • 学会等名: International Conference of the Korean Society for Molecular and Cellular Biology
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 20130900
• [学会発表] 睡眠-覚醒を調節する神経回路 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山中章弘
  • 学会等名: 創薬薬理フォーラム第21回シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20130700
• [学会発表] Optogenetical approach to reveal the regulatory mechanism of instinctive behaviors by the hypothalamic neurons (2013)
  • 著者名/発表者名: 山中章弘, 常松友美
  • 学会等名: IUPS 2013
  • 発表場所: Birmingham, UK
  • 年月日: 20130700
• [学会発表] 睡眠覚醒調節における視床下部オレキシン神経の役割~加齢に伴う睡眠覚醒調節障害との関係~ (2013)
  • 著者名/発表者名: 山中章弘, 田淵紗和子, 常松友美
  • 学会等名: 第13回日本抗加齢医学会総会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 20130600
• [学会発表] オレキシンの基礎研究の手法と成果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山中章弘
  • 学会等名: 日本睡眠学会第17回睡眠科学研究講座
  • 発表場所: 秋田
  • 年月日: 20130600
• [学会発表] オレキシン神経の時期特異的除去を用いた新規ナルコレプシーモデルマウス (2013)
  • 著者名/発表者名: 山中章弘, 田口紗和子, 常松友美
  • 学会等名: 日本睡眠学会第38回定期学術集会
  • 発表場所: 秋田
  • 年月日: 20130600
• [学会発表] New model mice for narcolepsy revealed the mechanism of symptoms (2013)
  • 著者名/発表者名: 山中章弘
  • 学会等名: 11th World Congress of Biological Psychiatry
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20130600
• [学会発表] 光遺伝学はじめの一歩 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山中章弘
  • 学会等名: Neuro 2013
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20130600
• [学会発表] オプトジェネティクスを用いた本能行動調節機構の解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山中章弘, 常松友美
  • 学会等名: Neuro 2013
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20130600
• [図書] 細胞工学 Vol.33 オプトジェネティクスを用いた神経機能操作の現在地-光で行動をコントロールする (2014)
  • 著者名/発表者名: 山中章弘
  • 総ページ数: 238-242, 264-269
  • 出版者: 学研メディカル秀潤社
• [図書] オプトジェネティクス-光工学と遺伝学による行動制御技術の最前線- (2013)
  • 著者名/発表者名: 山中章弘
  • 総ページ数: 171-176, 216-226
  • 出版者: 株式会社エヌ・ティー・エス
• [図書] アンチ・エイジング医学9(2) (2013)
  • 著者名/発表者名: 山中章弘
  • 総ページ数: 41-46
  • 出版者: メディカルレビュー社
• [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 (2014)
  • 発明者名: 山中章弘, 田中謙二
  • 権利者名: 山中章弘, 田中謙二
  • 産業財産権番号: 特願2011-193680
  • 出願年月日: 2014-03-25