大島 登志男 (オオシマ トシオ)

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所属

理工学術院 先進理工学部

職名

教授

ホームページ

http://www.ohshima.biomed.sci.waseda.ac.jp/

兼担 【 表示 / 非表示

  • 理工学術院   大学院先進理工学研究科

  • 附属機関・学校   グローバルエデュケーションセンター

学内研究所等 【 表示 / 非表示

  • 2020年
    -
    2022年

    理工学術院総合研究所   兼任研究員

学位 【 表示 / 非表示

  • 山梨医科大学   医学博士

 

研究分野 【 表示 / 非表示

  • 神経形態学

  • 神経科学一般

論文 【 表示 / 非表示

  • Endoplasmic reticulum stress responses in mouse models of Alzheimer's disease: Overexpression paradigm versus knockin paradigm

    Shoko Hashimoto, Ayano Ishii, Naoko Kamano, Naoto Watamura, Takashi Saito, Toshio Ohshima, Makoto Yokosuka, Takaomi C. Saido

    Journal of Biological Chemistry   293 ( 9 ) 3118 - 3125  2018年

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    Endoplasmic reticulum (ER) stress is believed to play an important role in the etiology of Alzheimer's disease (AD). The accumulation of misfolded proteins and perturbation of intracellular calcium homeostasis are thought to underlie the induction of ER stress, resulting in neuronal dysfunction and cell death. Several reports have shown an increased ER stress response in amyloid precursor protein (APP) and presenilin1 (PS1) double-transgenic (Tg) AD mouse models. However, whether the ER stress observed in these mouse models is actually caused byADpathology remains unclear. APP and PS1 contain one and nine transmembrane domains, respectively, for which it has been postulated that overexpressed membrane proteins can become wedged in a misfolded configuration in ER membranes, thereby inducing nonspecific ER stress. Here, we used an App-knockin (KI) AD mouse model that accumulates amyloid-β (Aβ) peptide without overexpressing APP to investigate whether the ER stress response is heightened because ofAβ pathology. Thorough examinations indicated that no ER stress responses arose in App-KI or single APP-Tg mice. These results suggest thatPS1overexpression or mutation induced a nonspecific ER stress response that was independent of Aβ pathology in the double-Tg mice. Moreover, we observed no ER stress in a mouse model of tauopathy (P301S-Tau-Tg mice) at various ages, suggesting that ER stress is also not essential in tau pathology-induced neurodegeneration. We conclude that the role of ER stress in AD pathogenesis needs to be carefully addressed in future studies.

    DOI

  • A role for CA3 in social recognition memory

    Chiang, Ming Ching, Chiang, Ming Ching, Huang, Arthur J.Y, Wintzer, Marie E, Ohshima, Toshio, McHugh, Thomas J

    Behavioural Brain Research    2018年01月

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    © 2018 Elsevier B.V. Social recognition memory is crucial for survival across species, underlying the need to correctly identify conspecifics, mates and potential enemies. In humans the hippocampus is engaged in social and episodic memory, however the circuit mechanisms of social memory in rodent models has only recently come under scrutiny. Work in mice has established that the dorsal CA2 and ventral CA1 regions play critical roles, however a more comprehensive comparative analyses of the circuits and mechanisms required has not been reported. Here we employ conditional genetics to examine the differential contributions of the hippocampal subfields to social memory. We find that the deletion of NMDA receptor subunit 1 gene (NR1), which abolishes NMDA receptor synaptic plasticity, in CA3 pyramidal cells led to deficits in social memory; however, mice lacking the same gene in DG granule cells performed indistinguishable from controls. Further, we use conditional pharmacogenetic inhibition to demonstrate that activity in ventral, but not dorsal, CA3 is necessary for the encoding of a social memory. These findings demonstrated CA3 pyramidal cell plasticity and transmission contribute to the encoding of social stimuli and help further identify the distinct circuits underlying the role of the hippocampus in social memory.

    DOI

  • Cdk5 activity is required for Purkinje cell dendritic growth in cell-autonomous and non-cell-autonomous manners

    Bozong Xu, Ayumi Kumazawa, Shunsuke Kobayashi, Shin-ichi Hisanaga, Takafumi Inoue, Toshio Ohshima

    DEVELOPMENTAL NEUROBIOLOGY   77 ( 10 ) 1175 - 1187  2017年10月  [査読有り]

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    Cyclin-dependent kinase 5 (Cdk5) is recognized as a unique member among other Cdks due to its versatile roles in many biochemical processes in the nervous system. The proper development of neuronal dendrites is required for the formation of complex neural networks providing the physiological basis of various neuronal functions. We previously reported that sparse dendrites were observed on cultured Cdk5-null Purkinje cells and Purkinje cells in Wnt1(cre)-mediated Cdk5 conditional knockout (KO) mice. In the present study, we generated L7(cre)-mediated p35; p39 double KO (L7(cre)-p35(f/f); p39(-/-)) mice whose Cdk5 activity was eliminated specifically in Purkinje cells of the developing cerebellum. Consequently, these mice exhibited defective Purkinje cell migration, motor coordination deficiency and a Purkinje dendritic abnormality similar to what we have observed before, suggesting that dendritic growth of Purkinje cells was cell-autonomous in vivo. We found that mixed and overlay cultures of WT cerebellar cells rescued the dendritic deficits in Cdk5-null Purkinje cells, however, indicating that Purkinje cell dendritic development was also supported by non-cell-autonomous factors. We then again rescued these abnormalities in vitro by applying exogenous brain-derived neurotrophic factor (BDNF). Based on the results from culture experiments, we attempted to rescue the developmental defects of Purkinje cells in L7(cre)-p35(f/f); p39(-/-) mice by using a TrkB agonist. We observed partial rescue of morphological defects of dendritic structures of Purkinje cells. These results suggest that Cdk5 activity is required for Purkinje cell dendritic growth in cell-autonomous and non-cell-autonomous manners. (c) 2017 Wiley Periodicals, Inc. Develop Neurobiol 77: 1175-1187, 2017

    DOI

  • Wnt and Shh signals regulate neural stem cell proliferation and differentiation in the optic tectum of adult zebrafish

    Shiori Shitasako, Yoko Ito, Ryoichi Ito, Yuto Ueda, Yuki Shimizu, Toshio Ohshima

    DEVELOPMENTAL NEUROBIOLOGY   77 ( 10 ) 1206 - 1220  2017年10月  [査読有り]

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    Adult neurogenesis occurs more commonly in teleosts, represented by zebrafish, than in mammals. Zebrafish is therefore considered a suitable model to study adult neurogenesis, for which the regulatory molecular mechanisms remain little known. Our previous study revealed that neuroepithelial-like neural stem cells (NSCs) are located at the edge of the dorsomedial region. We also showed that Notch signaling inhibits NSC proliferation in this region. In the present study, we reported the expression of Wnt and Shh signaling components in this region of the optic tectum. Moreover, inhibitors of Wnt and Shh signaling suppressed NSC proliferation, suggesting that these pathways promote NSC proliferation. Shh is particularly required for maintaining Sox2-positive NSCs. Our experimental data also indicate the involvement of these signaling pathways in neural differentiation from NSCs. (c) 2017 Wiley Periodicals, Inc. Develop Neurobiol 77: 1206-1220, 2017

    DOI

  • Zebrafish Mecp2 is required for proper axonal elongation of motor neurons and synapse formation

    Keisuke Nozawa, Yanbin Lin, Ryota Kubodera, Yuki Shimizu, Hideomi Tanaka, Toshio Ohshima

    DEVELOPMENTAL NEUROBIOLOGY   77 ( 9 ) 1101 - 1113  2017年09月  [査読有り]

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    Rett syndrome is a severe neurodevelopmental disorder. It is caused by a mutation in methyl-CpG binding protein 2 (MecP2), a transcriptional regulator that recruits protein complexes involved in histone modification and chromatin remodeling. However, the role of Mecp2 in Rett syndrome remains unclear. In this study, we investigated the function of Mecp2 in neuronal development using zebrafish embryos. Mecp2 expression was detected ubiquitously in the central nervous system and muscles at 28 h postfertilization (hpf). We injected an antisense morpholino oligonucleotide (AMO) to induce Mecp2 knockdown phenotype. In mecp2 morphants (embryos with Mecp2 knockdown by AMO) at 28 and 72 hpf, we found an increase in abnormal axonal branches of caudal primary motor neurons and a decrease in motor activity. In mecp2 morphants at 24 hpf, we observed an increase in the expression of an mecp2 downstream candidate gene, brain derived neurotrophic factor (bdnf). In mecp2 morphants at 72 hpf, the presynaptic area stained by an anti-SV2 antibody was increased at the neuromuscular junction (NMJ). Interestingly, the size of SV2-positive presynaptic area at the NMJ was also increased following bdnf mRNA injection, while it was normalized in a double knockdown of mecp2 and bdnf. These results imply that Mecp2 is an important functional regulator of bdnf gene expression during neural circuit formation in zebrafish embryo. (c) 2017 Wiley Periodicals, Inc. Develop Neurobiol 77: 1101-1113, 2017

    DOI

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書籍等出版物 【 表示 / 非表示

  • Cyclin Dependent Kinase5

    Ohshima, T

    Spriger  2008年 ISBN: 9780387788869

受賞 【 表示 / 非表示

  • 日本神経化学会奨励賞

    2001年  

共同研究・競争的資金等の研究課題 【 表示 / 非表示

  • 免疫性神経疾患を修飾する新たな内分泌性制御因子と環境因子のクロストーク

    研究期間:

    2018年04月
    -
    2023年03月
     

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    1) 自己免疫性脳脊髄炎(EAE)モデルにおいて、脳内抗原提示細胞の産生するプロラクチン(PRL)がEomes陽性Th細胞(慢性炎症を誘導する細胞障害性T細胞)の誘導能を保持し、PRL産生を阻害する複数の手法(ブロモクリプチン、lーDOPA、Zbtb20特異的siRNA)によって、同細胞の誘導が抑制され、EAEの慢性期が抑制されることを証明した(PNAS投稿中, under review)。さらにPRL産生に関する細胞免疫機序として、脳内ミクログリアの産生するI型インターフェロンが決定的な役割を果たすことを確認し、I型インターフェロンの関与する脳内炎症における、新たな治療戦略の方向性を示すことに成功した(未発表)。異所産生性PRLの免疫修飾作用について、きわめて重要な知見を得ることに成功したと考えている。<BR>2)甲状腺ホルモン受容体TR-betaシグナルが免疫系に及ぼす影響をEAEモデルで解析したところ、TR-betaのTh17細胞における選択的な発現を確認し、その機能的な意義を検証したところ、同受容体選択的アゴニストであるsobetiromeにはT細胞のIL-17産生を促進させ、TR-betaのsiRNAは抑制させる効果を示すことが明らかになった。甲状腺ホルモンはlipogenesisに関与することに鑑み、lipogenesis抑制剤の存在下ではsobetiromeの作用は解除されることがわかった。またEAEモデルにおけるTR-beta活性化または阻害により、病態が悪化または改善することまで証明できた(論文執筆中)。sobetiromeによるEAEの脱髄が改善するという報告があるが、Th17細胞に対する影響を考慮すると、sobetiromeの治療薬としての評価については、疑問が残された。異所性プロラクチンのEomes陽性Th細胞誘導能に関する論文がまとまり、PNAS投稿でレビューに回った(現在審査中)。PRL作用を抑制するすべての薬剤について、そのEomes陽性Th細胞抑制能とEAE慢性期における治療効果が確認されたので、脳内慢性炎症における内分泌性因子の役割はこの一年でさらに明確になったと考えている。研究はミクログリアを巻き込んだ中枢神経内の細胞間クロストークを評価する段階に達している。また甲状腺ホルモンによるTh17細胞制御に関するプロジェクトも、sobetiromeを用いた in vitro, in vivo実験で明確な結果が出せたので論文完成に近づいた(投稿準備中)。これらの状況を踏まえ、研究は当初の計画以上に進展していると考えている。脳内抗原提示細胞産生性PRLによる慢性炎症誘導という新規知見について、抗原提示細胞の役割について、より詳細な検討を行う必要がある。現時点ではMHC class II拘束性の抗原提示に対してPRLは共刺激分子として作用することまでは明確になっているが、提示される抗原については未解明である。内在性レトロウイルスや腸内細菌由来抗原の可能性を検証する予定である。またミクログリアー抗原提示細胞ーT細胞のクロストークにおける分子機序についても、I型インターフェロンの役割に着目し、より詳細な解析を行い、治療標的分子を同定する。マウスで得られた知見の妥当性をヒトで確認するために、患者末梢血およびNCNPで保有する多発性硬化症の脳試料を用いて、ホルモン受容体発現と病態の関連、あるいはT細胞亜分画ごとのホルモン受容体発現などを解析する。共同研究者の研究によって、Eomes陽性Th細胞は、二次進行型MSのみならず、ALSやアルツハイマー病の血液でも増加していることが明らかになってきた。これらの疾病の病態において、内分泌性免疫制御の破綻が存在する可能性を検証していきたい。CD69+CD103+ 制御性T細胞の研究でも、in silico解析によって画期的な成果が上がっているが(未発表)、来年度以降は論文として成果を世に問いたい

  • CRMPをターゲットとした神経損傷・神経変性疾患治療戦略開発

    研究期間:

    2018年04月
    -
    2021年03月
     

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    神経疾患の治療が困難である大きな理由は、神経系の乏しい再生能力にある。それは、神経再生を妨げる機構の存在に原因あり、その細胞内のシグナルに関連した因子としてCRMPが注目されている。本研究では、CRMPをターゲットとした神経変性疾患治療法開発に向けて、ヒトの病態に近いモデルマウスを用いて、CRMPの遺伝子変異の効果及びLKEなどの薬剤の効果を明らかにすることを目的とする。神経損傷のモデルとしては、脊髄損傷と視神経損傷、神経変性疾患としてはパーキンソン病を取り上げた。MPTP-induced パーキンソン病モデルにおいて、CRMP4KOでドーパミン神経細胞死が抑制されることを見出し報告した(Tonouchiら J Neurochem. 2016)が、MPTP-induced パーキンソン病モデルに比べよりヒト疾患病態に近いalpha-synuclein過剰発現によるマウスモデルを用いて検証する。alpha-synuclein過剰発現 (alpha-synuclein Tg) マウスとCRMP4KOと交配し、alpha-synuclein Tgマウスとalpha-synuclein Tg; CRMP4KOマウスの病態進行を比較することにより、CRMP4欠損のパーキンソン病態への効果を評価する。脊髄損傷と視神経損傷に関しては、野生型とCRMP変異マウスへの損傷からの回復を比較して、神経損傷からの神経再生に関するCRMPの役割を明らかにする。本年度は、alpha-synuclein Tgマウスを導入し、病態進行を組織学的、生化学的、行動学的方法により解析し、先行研究と比較した。また、alpha-synuclein TgマウスとCRMP4KOマウスの交配を行ない、alpha-synuclein Tg; CRMP4KOマウスの作成を開始した。また、視神経損傷に関して、野生型とCRMP変異マウスへの損傷からの回復を比較した。CRMP変異マウスとしては、CRMP2のSer522をAlaに置換したCRMP2KIマウスを用いて、神経損傷後の神経変性と神経再生に対するCRMP2のリン酸化抑制の効果を検討した。CRMP2KIマウスにおいては、Cdk5によるS522のリン酸化に加え、GSK3betaによるT518, T514, T509のリン酸化も起こらない。CRMP2KIマウスのおいては、視神経損傷後の視神経変性が抑制されること(Kinoshita et al., 2019)、視神経再生が促進されることを(Kondo et al., 2019)を見出して、論文発表を行なった。特に、後者の研究成果はプレスリリースを行なった。令和2年度は令和1年度に導入したパーキンソン病モデルであるalpha-synuclein Tgマウスに対するCRMP4欠損の影響を検討する。具体的には、alpha-synuclein Tgとalpha-synuclein Tg; CRMP4KOマウスの病態進行を、組織学的、生化学的、行動学的手法により比較解析して、研究成果を学会活動や学術論文等を通じて公開する

  • CRMPの神経回路形成および神経再生における役割の解明と脊髄損傷治療への応用

    研究期間:

    2014年04月
    -
    2017年03月
     

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    本研究ではCRMPの機能について、神経回路形成における役割と神経再生に関わる役割に着目し、遺伝子改変マウスを用いて解析した。神経発生期のCRMPの役割については、CRMP1とCRMP4が大脳皮質5層神経のbasal dendriteの発達に関与すること、CRMP2のリン酸化が樹状突起スパイン形成に影響を与えることを明らかにした。脊髄損傷モデルを用いた解析により、CRMP2のリン酸化を抑制することにより、運動機能と感覚機能の脊髄損傷からの回復が良好となることを示すとともに、LKEを投与することにより脊髄損傷後の運動機能回復が良好となることを報告した

  • 神経特異的サイクリン依存性キナーゼ(cdk5)の個体レベルでの機能解析

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    Cdk5の個体レベルでの機能解析のため、これまでにCdk5及び活性化subunit p35の欠損マウスを作製し、Cdk5/p35キナーゼが大脳,小脳,海馬などの皮質において神経細胞のcontrolされたmigrationに基づく層構造形成にcell-autonomousに必須であることを明らかにしてきた(Ohshima et al.,1999)。しかしセリン・スレオニンキナーゼであるCdk5/p35の欠損がなぜ神経細胞のmigrationの異常をきたすのかは不明である。標的タンパク質としてPak1や、その欠損マウスの表現型の類似性などから、Reelin/Dab1シグナリングなどへの関与が推定されている。本研究ではPak1に関してはdeletion mutantの解析などからCdk5/p35によりPak1 N-terminal(1-252)のThrがリン酸化される事が明らかになった(未発表)。またReelin/Dab1との関係を明らかにするため、p35とReelinあるいはDab1の二重欠損マウスを作製し表現型を解析した。その結果、二重欠損マウスはその神経細胞のmigrationの障害がより増悪する事からCdk5/p35はReelinシグナルの直接の下流ではないと考えた。しかし、p35欠損にReelinあるいはDab1のheterozygosityか加わる事によりmigrationの増悪が認められる事から、両者は共働的に皮質神経細胞のmigrationのcontrolに寄与している事が明らかとなった(Ohshima et al.,2001)。またNIHの研究グループとの共同研究により、Cdk5の神経細胞での機能発現はマウスのsurvivalに必須である事を明らかにした(Tanaka et al.,2001)

  • Cdk5による脳の形成・発達に関与する蛋白質リン酸化の同定とその機能解明

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    目的と方法:Cdk5は神経細胞特異的セリン・スレオニン(Ser/Thr)キナーゼで、Cdk5欠損マウスでは、脳の皮質形成の異常があり、脳形成に重要な基質のリン酸化が起こらない事が原因であると推定される。我々は、リン酸化特異的抗体と2次元電気泳動を組み合わせた方法により、Cdk5欠損マウス脳でリン酸化の低下している蛋白質をスクリーニングし、同定された蛋白質でのリン酸化の機能的意義を検討した。既知の基質であるDab1についても、Cdk5によるリン酸化の意義を検討した。結果:このスクリーニングにより、CRMP2が新たに基質として同定された。横浜市大薬理学教室との共同研究により、Cdk5のリン酸化部位はSer522と同定され、このリン酸化が、Ser509のGSK3βによるリン酸化に必須であり、Cdk5→GSK3βによるsequentialなCRMP2のリン酸化により、CRMP2とチュブリンとの結合能が低下し、Cdk5欠損マウス脳においては両者の結合が亢進している事が明らかとなった。さらに、このリン酸化がAlzheimer病患者脳特異的な3F4モノクローナル抗体の抗原性の出現に関与することを明らかにした。また、脳形成関連蛋白質でCdk5の基質として同定された蛋白質Dab1ついて検討した。Dab1は、脳の皮質形成に異常をきたすリーラーマウスで欠損しているリーリンのシグナルを伝える細胞内アダプター蛋白質である。我々はin vitroの実験から、Dab1のC末の8ヶ所のSer/ThrをCdk5がリン酸化する事を明らかにした。Dab1は、リーリン刺激によりチロシンリン酸化を起こすが、このチロシンリン酸化が、Cdk5のSer/Thrリン酸化により、抑制されている事を見出した。この事は、Cdk5がリーリンシグナルを調整しているものと考えられた

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講演・口頭発表等 【 表示 / 非表示

  • Requirement of Cdk5 for proper cerebellar development and function

    2nd international symposium on Cdk5 Tokyo  

    発表年月: 2009年06月

特定課題研究 【 表示 / 非表示

  • ゼブラフィッシュを用いたCRMPの神経発生・神経再生への関与の解明

    2020年  

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    CRMP2はCRMP1-5からなる遺伝子ファミリーの一つであり、発生期の神経系に発現している。本研究では、CRISPR/Cas9を用いてCRMP2 knockout zebrafishの作成を行ない、その表現型を解析した。CRISPR/Cas9によるゲノム編集により1塩基挿入が起こり、結果的に短いN末のみが翻訳される変異が導入された。神経細胞をGFPで可視化するためTg(isl1:GFP)と交配して解析したところ、顔面神経核の形成不全が明らかとなった。また、この表現型は野生型CRMP2 mRNAで正常化したことから、変異導入によるCRMP2の機能喪失に特異的な表現型であることが証明された。

  • CRMPの神経発生・神経疾患への関与の解明

    2019年  

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    本研究は神経発達におけるCRMP遺伝子の機能解析を行なうことを目的としている。CRMPは神経発生期に発現が高く、CRMP1-5のfamily遺伝子があり、これらが機能的に相補的であることが示されている。そのため、単独欠損では他の代償のため表現型が軽症化するため重複欠損で解析する必要があり、今回はCRMP1KO; CRMP2KI; CRMP4KOマウスの小脳発達を野生型と比較した。その結果、プルキンエ細胞の配置異常が特に第X小葉において顕著に認められ、協調平衡運動が障害されていることが明らかとなった。以上の結果より、小脳発達特にプルキンエ細胞の位置決定にCRMPの機能が重要であることが示された。

  • CRMPタンパク質を標的とした神経損傷・神経変性疾患治療戦略開発

    2017年  

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    CRMPは神経細胞の多く発現しているリン酸化タンパク質で、CRMP1-5のサブタイプがあり、4量体を形成していることが知られている。神経回路形成時に働くセマフォリン3Aの細胞内シグナル伝達に関与することが報告されたが、その後様々な軸索ガイダンス分子のシグナル伝達に関与し、神経損傷の修復や神経疾患への関与が示唆されている。我々は、CRMP4欠損が脊髄損傷からの回復に有利に働くことを報告している。CRMP2を介して機能すると考えられている薬剤LKEが脊髄損傷や神経変性疾患の治療に行こうであるか検討を続けている。また、共同研究により、CRMP2のリン酸化が躁うつ病の治療薬であるリチウムの作用点であることを明らかにした(Tobeet al., 2017)。

  • ゼブラフィッシュ成魚を用いた神経新生の制御メカニズムの解明

    2017年  

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    ヒトなどの哺乳類では成体脳での神経新生が限られた脳部位でのみ起きるのに対して、ゼブラフィッシュなどの硬骨魚類では、多くの脳部位で神経新生が観察される。本研究では、ゼブラフィッシュ成魚脳の損傷時に、どの様な分子メカニズムで神経新生が促されて、損傷が修復されるかを検討した。その結果、Wntシグナルが神経新生の元になるラジアルグリア(RG)の増殖と神経細胞への分化に関与することを明らかにした(Shimizu et al., Glia 2018)。Wntシグナル以外にも、ShhシグナルやNotchシグナルの関与も示唆されるため、これらのシグナル伝達の関与も検討を進めている。研究成果が、ヒトの神経系の再生医療への応用につながることが期待される。

  • ゼブラフィッシュにおけるグリア細胞内シグナルと機能連携の可視化

    2016年  

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    成体脳において神経新生が行われる現象は、ヒトを含む哺乳類では限られた脳領域で行なわれているが、ゼブラフィッシュなどの硬骨魚類では、比較的広範囲の脳領域で行なわれている。本研究では、神経幹細胞であるラジアルグリア細胞の増殖・分化のプロセスと、Ca動態を可視化することにより、グリア内細胞シグナルと幹細胞増殖・分化の関連を明らかにすることを目的とした。バイオリソースセンターよりGFAP:GCaMP6a導入して、解析を開始した。また、Gal4-UAS系を用いて、GFAP:GalFF Tg fish(Shimizuら2015)とUAS:GCaMP7を交配する予定である。

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現在担当している科目 【 表示 / 非表示

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