研究部門紹介

構造生理学

教授河西 春郎
講師高橋 倫子
  

1. 研究概要
本部門は新しい光「超短パルスレーザー」を用いた2光子励起法を利用して、これまで観察できなかった臓器の深部を分子細胞レベルで可視化し、更に、2光子励起光化学現象を利用して、光の精度で臓器標本を刺激する2光子光化学顕微鏡の応用・開発を進めてきた。 この手法を用いて、大脳皮質のシナプス動態をできるだけin vivoに近い条件で明らかにし、学習、記憶、認知とシナプス動態の関係、その障害が原因と考えられる脳精神疾患、特に統合失調症、情緒障害、精神遅滞などとシナプス動態の関係を解明する。 また、2光子光化学顕微鏡を分泌臓器、特に、ランゲルハンス島に応用してインスリン分泌の分子細胞機構を明らかにし、その障害が合併する2型糖尿病の病態を可視化し、新たな治療法を開拓する。
2. 研究開発の目標
  • 2光子励起法を光化学現象に応用した、2光子光化学顕微鏡法の応用・開発を進める。
  • 2光子光化学顕微鏡を用いて、大脳のシナプス動態を明らかにする。
  • 大脳シナプス動態と脳精神疾患との関係を明らかにし、治療法を誘導する。
  • 2光子光化学顕微鏡と分子生物学を用いて、インスリン分泌分子機構を解明する。
  • 2型糖尿病におけるインスリン分泌障害の原因解明・治療法開発を進める。
3. 業績
  1. Hayama, T., Noguchi, J., Watanabe, S., Ellis-Davies, G.C.R., Hayashi, A., Takahashi, N., Matsuzaki, M. & Kasai, H. (2013). GABA promotes the competitive selection of dendritic spines by controlling local Ca2+ signaling. Nature Neurosci. 16:1409-1416.
  2. Takahashi, N., Hatakeyama, H., Okado, H., Noguchi, J., Ohno, M. & Kasai, H. (2010). SNARE conformational changes that prepare vesicles for exocytosis. Cell Metabolism 12, 19-29.
  3. Kantevari, S.*, Matsuzaki, M.*, Kanemoto, Y., Kasai, H.* & Ellis-Davies, G.C.R. * (2010). Two-color, two-photon uncaging of glutamate and GABA. Nature Methods 7, 123-125.
  4. Tanaka, J., Horiike, Y., Matsuzaki, M., Miyazaki, T., Ellis-Davies, G.C.R. & Kasai, H. (2008). Protein synthesis and neurotrophin-dependent structural plasticity of single dendritic spines. Science 319:1683-1687.
  5. Matsuzaki, M., Honkura, N., Ellis-Davies, G.C.R. & Kasai, H. (2004). Structural basis of long-term potentiation in single dendritic spines. Nature 429, 761-766.
  6. Takahashi, N., Kishimoto, T., Nemoto, T., Kadowaki, T. & Kasai, H. (2002). Fusion pore dynamics and insulin granule exocytosis in the pancreatic islet. Science 297,1349-1352.