井上　貴文 (イノウエ　タカフミ)

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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://inouelab.biomed.sci.waseda.ac.jp/inouelab-web

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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

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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

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学歴 【 表示 ／ 非表示 】

  • 1988年04月
    -
    1992年03月

    大阪大学   大学院医学研究科博士課程  

  • 1982年04月
    -
    1988年03月

    慶應義塾大学   医学部   医学科  

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学位 【 表示 ／ 非表示 】

  • 大阪大学   博士（医学）

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経歴 【 表示 ／ 非表示 】

  • 2007年04月
    -
    継続中

    早稲田大学 理工学術院   生命医科学科   教授

  • 1999年12月
    -
    2007年03月

    東京大学 医科学研究所   脳神経発生・分化分野   助教授

  • 1999年04月
    -
    1999年11月

    日本学術振興会海外派遣研究員

  • 1998年07月
    -
    1999年11月

    New York Medical College   Department of Physiology   Research Fellow

  • 1994年09月
    -
    1999年11月

    東京大学 医科学研究所   化学研究部   助手

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所属学協会 【 表示 ／ 非表示 】

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    Society for Neuroscience

  • 　
    　
    　

    日本生理学会

  • 　
    　
    　

    日本神経科学学会

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研究分野 【 表示 ／ 非表示 】

  • 神経科学一般

  • 神経科学一般

  • 神経科学一般

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研究キーワード 【 表示 ／ 非表示 】

  • 電位感受性色素

  • プルキンエ細胞

  • 長期抑圧現象(LTD)

  • 神経情報処理

  • カルシウムチャネル

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研究シーズ 【 表示 ／ 非表示 】

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論文 【 表示 ／ 非表示 】

  • Traceable stimulus-dependent rapid molecular changes in dendritic spines in the brain

    Kazuya Kuboyama, Takafumi Inoue, Yuki Hashimotodani, Takuya Itoh, Tohsuke Suzuki, Aya Tetsuzawa, Yosuke Ohtsuka, Ryo Kinoshita, Ren Takara, Tohru Miyazawa, Pooja Gusain, Masanobu Kano, Maki K. Yamada

    SCIENTIFIC REPORTS   10 ( 1 )  2020年09月  [査読有り]

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    Dendritic spines function as microcompartments that can modify the efficiency of their associated synapses. Here, we analyzed stimulus-dependent molecular changes in spines. The F-actin capping protein CapZ accumulates in parts of dendritic spines within regions where long-term potentiation has been induced. We produced a transgenic mouse line, AiCE-Tg, in which CapZ tagged with enhanced green fluorescence protein (EGFP-CapZ) is expressed. Twenty minutes after unilateral visual or somatosensory stimulation in AiCE-Tg mice, relative EGFP-CapZ signal intensification was seen in a subset of dendritic spines selectively in stimulated-side cortices; this right-left difference was abolished by NMDA receptor blockade. Immunolabeling of alpha -actinin, a PSD-95 binding protein that can recruit AMPA receptors, showed that the alpha -actinin signals colocalized more frequently in spines with the brightest EGFP-CapZ signals (top 100) than in spines with more typical EGFP-CapZ signal strength (top 1,000). This stimulus-dependent in vivo redistribution of EGFP-CapZ represents a novel molecular event with plasticity-like characteristics, and bright EGFP-CapZ in AiCE-Tg mice make high-CapZ spines traceable in vivo and ex vivo. This mouse line has the potential to be used to reveal sequential molecular events, including synaptic tagging, and to relate multiple types of plasticity in these spines, extending knowledge related to memory mechanisms.

    DOI PubMed

  • Multi-Scale Understanding of NMDA Receptor Function in Schizophrenia

    Jo Soo Hyun, Takafumi Inoue, Akiko Hayashi-Takagi

    BIOMOLECULES   10 ( 8 ) 1 - 14  2020年08月

    　概要を見る

    Schizophrenia is a chronic and disabling psychiatric disorder characterized by disturbances of thought, cognition, and behavior. Despite massive research efforts to date, the etiology and pathophysiology of schizophrenia remain largely unknown. The difficulty of brain research is largely a result of complex interactions between contributory factors at different scales: susceptible gene variants (molecular scale), synaptopathies (synaptic, dendritic, and cell scales), and alterations in neuronal circuits (circuit scale), which together result in behavioral manifestations (individual scale). It is likely that each scale affects the others, from the microscale to the mesoscale to the macroscale, and vice versa. Thus, to consider the intricate complexity of schizophrenia across multiple layers, we introduce a multi-scale, hierarchical view of the nature of this disorder, focusing especially onN-methyl-D-aspartate-type glutamate receptors (NMDARs). The reason for placing emphasis on NMDAR is its clinical relevance to schizophrenia, as well as its diverse functions in neurons, including the robust supralinear synaptic integration provided byN-methyl-D-aspartate-type glutamate (NMDA) spikes and the Ca(2+)permeability of the NMDAR, which facilitates synaptic plasticity via various calcium-dependent proteins. Here, we review recent evidence implicating NMDARs in the pathophysiology of schizophrenia from the multi-scale perspective. We also discuss recent advances from optical techniques, which provide a powerful tool for uncovering the mechanisms of NMDAR synaptic pathology and their relationships, with subsequent behavioral manifestations.

    DOI PubMed

  • Two-Photon Voltage Imaging of Spontaneous Activity from Multiple Neurons Reveals Network Activity in Brain Tissue

    Binglun Li, Mariya Chavarha, Yuho Kobayashi, Satoshi Yoshinaga, Kazunori Nakajima, Michael Z. Lin, Takafumi Inoue

    ISCIENCE   23 ( 8 ) 101363 - 101363  2020年08月  [査読有り]

    担当区分：最終著者, 責任著者

    　概要を見る

    Recording the electrical activity of multiple neurons simultaneously would greatly facilitate studies on the function of neuronal circuits. The combination of the fast scanning by random-access multiphoton microscopy (RAMP) and the latest two-photon-compatiblehigh-performance fluorescent genetically encoded voltage indicators (GEVIs) has enabled action potential detection in deep layers in in vivo brain. However, neuron connectivity analysis on optically recorded action potentials from multiple neurons in brain tissue has yet to be achieved. With high expression of a two-photon-compatible GEVI, ASAP3, via in utero electroporation and RAMP, we achieved voltage recording of spontaneous activities from multiple neurons in brain slice. We provide evidence for the developmental changes in intralaminar horizontal connections in somatosensory cortex layer 2/3 with a greater sensitivity than calcium imaging. This method thus enables investigation of neuronal network connectivity at the cellular resolution in brain tissue.

    DOI

  • Proliferative Classification of Intracranially Injected HER2-positive Breast Cancer Cell Lines

    Yuka Kuroiwa, Jun Nakayama, Chihiro Adachi, Takafumi Inoue, Shinya Watanabe, Kentaro Semba

    CANCERS   12 ( 7 ) 1 - 18  2020年07月  [査読有り]

    　概要を見る

    HER2 is overexpressed in 25-30% of breast cancers, and approximately 30% of HER2-positive breast cancers metastasize to the brain. Although the incidence of brain metastasis in HER2-positive breast cancer is high, previous studies have been mainly based on cell lines of the triple-negative subtype, and the molecular mechanisms of brain metastasis in HER2-positive breast cancer are unclear. In the present study, we performed intracranial injection using nine HER2-positive breast cancer cell lines to evaluate their proliferative activity in brain tissue. Our results show that UACC-893 and MDA-MB-453 cells rapidly proliferated in the brain parenchyma, while the other seven cell lines moderately or slowly proliferated. Among these nine cell lines, the proliferative activity in brain tissue was not correlated with either the HER2 level or the HER2 phosphorylation status. To extract signature genes associated with brain colonization, we conducted microarray analysis and found that these two cell lines shared 138 gene expression patterns. Moreover, some of these genes were correlated with poor prognosis in HER2-positive breast cancer patients. Our findings might be helpful for further studying brain metastasis in HER2-positive breast cancer.

    DOI

  • Quantification of native mRNA dynamics in living neurons using fluorescence correlation spectroscopy and reduction-triggered fluorescent probes

    Hirotaka Fujita, Ryota Oikawa, Mayu Hayakawa, Fumiaki Tomoike, Yasuaki Kimura, Hiroyuki Okuno, Yoshiki Hatashita, Carolina Fiallos Oliveros, Haruhiko Bito, Toshio Ohshima, Satoshi Tsuneda, Hiroshi Abe, Takafumi Inoue

    JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY   295 ( 23 ) 7923 - 7940  2020年06月  [査読有り]  [国際誌]

    担当区分：最終著者, 責任著者

    　概要を見る

    RNA localization in subcellular compartments is essential for spatial and temporal regulation of protein expression in neurons. Several techniques have been developed to visualize mRNAs inside cells, but the study of the behavior of endogenous and nonengineered mRNAs in living neurons has just started. In this study, we combined reduction-triggered fluorescent (RETF) probes and fluorescence correlation spectroscopy (FCS) to investigate the diffusion properties of activity-regulated cytoskeleton-associated protein (Arc) and inositol 1,4,5-trisphosphate receptor type 1 (Ip3r1) mRNAs. This approach enabled us to discriminate between RNA-bound and unbound fluorescent probes and to quantify mRNA diffusion parameters and concentrations in living rat primary hippocampal neurons. Specifically, we detected the induction of Arc mRNA production after neuronal activation in real time. Results from computer simulations with mRNA diffusion coefficients obtained in these analyses supported the idea that free diffusion is incapable of transporting mRNA of sizes close to those of Arc or Ip3r1 to distal dendrites. In conclusion, the combined RETF-FCS approach reported here enables analyses of the dynamics of endogenous, unmodified mRNAs in living neurons, affording a glimpse into the intracellular dynamics of RNA in live cells.

    DOI PubMed

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Misc 【 表示 ／ 非表示 】

  • ドライ・ウェット脳科学

    永井良三, 谷口維紹, 井上貴文

    調査報告書 ドライ・ウェット脳科学 令和2年    2020年

    J-GLOBAL

  • 第4世代AIの研究開発-深層学習と知識・記号推論の融合-

    木村康則, 福島俊一, 東良太, 井上貴文, 奥山隼人, 小林容子, 坂本明史, 嶋田義皓, 的場正憲, 山田直史

    戦略プロポーザル 第4世代AIの研究開発-深層学習と知識・記号推論の融合 令和2年    2020年

    J-GLOBAL

  • デジタルトランスフォーメーションに伴う科学技術・イノベーションの変容

    島津博基, 井上貴文, 中村輝郎, 山原恵子, 宮下哲, 永野智己, 嶋田義皓, 大平竜也, 辻真博, 宮薗侑也, 桑原明日香, 荒岡礼, 中村亮二, 長谷川景子, 尾山宏次, 高島洋典, 原田裕明, 福島俊一, 八巻徹也, 馬場寿夫, 茂木強, 新田英之, 澤田朋子, 長谷川貴之, 山村将博, 青木孝

    Beyond Disciplines Collection-デジタルトランスフォーメーションに伴う科学技術・イノベーションの変容 令和2年    2020年

    J-GLOBAL

  • ライフサイエンス・臨床医学分野(2019年)

    永井良三, 井上貴文, 桑原明日香, 小松崎俊作, 齊藤知恵子, 佐々木麻起子, 島津博基, 辻真博, 堀邦夫, 山本秀明

    研究開発の俯瞰報告書 ライフサイエンス・臨床医学分野(2019年)     646P  2019年

    J-GLOBAL

  • RETFプローブを用いた生体内の核酸検出

    友池史明, 山岡和樹, 伊藤真央, 木村康明, 井上貴文, 阿部洋

    日本化学会春季年会講演予稿集(CD-ROM)   98th  2018年

    J-GLOBAL

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産業財産権 【 表示 ／ 非表示 】

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共同研究・競争的資金等の研究課題 【 表示 ／ 非表示 】

  • 多様な全世代が参画する社会へのデザイン-医理工社連携による新知と実践-

    研究期間:

    2017年
    -
    2021年
     

    井上 貴文

    担当区分： 研究代表者

  • ラボ交換型生命医科学研究コンソーシアムの立体展開

    研究期間:

    2014年
    -
    2018年
     

    井上 貴文

    担当区分： 研究代表者

  • ランダムスキャン2光子励起顕微鏡による多点膜電位計測

    挑戦的萌芽研究

    研究期間:

    2014年04月
    -
    2017年03月
     

    井上 貴文

    　概要を見る

    独自に開発したランダムスキャン型二光子励起顕微鏡システムを用い、脳切片中の神経細胞の膜電位計測を同時多点で行うことを目的とした。複数培養神経細胞から同時に計測した活動電位記録のスパイク抽出アルゴリズムと時系列の細胞間の比較アルゴリズムを開発し、ソフトウェアに実装し、神経細胞のシナプス結合の有無および結合の方向性について解析を行うことに成功した。脳切片中の神経細胞の膜電位感受性色素を用いた染色法の開発に成功し、これら神経細胞の活動電位計測に成功した。

  • ストレス応答制御に基づく次世代型健康寿命科学の研究拠点形成

    研究期間:

    2012年
    -
    2016年
     

    柴田 重信

  • 超高速２光子励起顕微鏡による革新的神経細胞観察法の実践

    基盤研究(B)

    研究期間:

    2011年04月
    -
    2014年03月
     

    井上 貴文

    　概要を見る

    新規に開発した2光子励起顕微鏡システムを用い多点で同時に蛍光相関分光法(FCS)を適用することにより、1) 神経細胞樹状突起の細胞質中を高速に移動するタンパク質分子の動態を捉えること、および2) 神経細胞の膜電位計測を同時多点で行うことを目的とした。GFP発現プラスミドあるいはGFP融合CamKIIタンパク質発現プラスミドをマウス由来初代培養神経細胞に発現させ細胞質の複数点から蛍光強度変化の記録を10kHz以上の時間解像度で取得しFCS解析することに成功した。また、複数培養神経細胞から同時に活動電位記録を取ることに成功し、神経細胞のシナプス結合の有無および結合の方向性について解析を行った。

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講演・口頭発表等 【 表示 ／ 非表示 】

  • Structure and function of IP3 receptor and its role in cell function

    K Mikoshiba, T Michikawa, K Hamada, H Ando, T Higo, T Nakamura, A Futatsugi, K Fukatsu, A Kuruma, J Goto, T Inoue, A Mizutani

    JOURNAL OF NEUROCHEMISTRY   BLACKWELL PUBLISHING  

    発表年月： 2005年08月

    開催年月：
    2005年08月
    　
    　

  • “記憶”をカルシウムで語る

    井上貴文  [招待有り]

    万有製薬株式会社若手研究者のための薬理学セミナー要旨集  

    発表年月： 2003年10月

    開催年月：
    2003年10月
    　
    　

  • 分子・細胞イメージングの最前線 神経研究とサイエンスを面白くするために何をどう測るべきか 細胞内シグナル伝達の分子画像(Molecular imaging of the intracellular signal transduction)

    Mikoshiba Katsuhiko, Hamada Kozo, Bannai Hiroko, Fukatsu Kazumi, Ando Hideaki, Matsu-ura Toru, Uchida Keiko, Michikawa Takayuki, Nakayama Tomohiro, Tateishi Yoko, Zhang Songbai, Mizutani Akihiro, Hattori Mitsuharu, Inoue Takafumi

    生物物理   (一社)日本生物物理学会  

    発表年月： 2003年08月

    開催年月：
    2003年08月
    　
    　

  • Molecular imaging of the intracellular signal transduction

    Mikoshiba Katsuhiko, Tateishi Yoko, Zhang Songba, Mizutani Akihiro, Hattori Mitsuharu, Inoue Takafumi, Hamada Kozo, Bannai Hiroko, Fukatsu Kazumi, Ando Hideaki, Matsuura Toru, Uchida Keiko, Michikawa Takayuki, Nakayama Tomohiro

    生物物理   一般社団法人 日本生物物理学会  

    発表年月： 2003年

    開催年月：
    2003年
    　
    　

  • Role of Ca2+signaling in neurite extension and growth cone formation

    K Mikoshiba, K Takei, M Fukuda, H Kabayama, K Ibata, RM Shin, T Inoue, K Kato

    JOURNAL OF NEUROCHEMISTRY   LIPPINCOTT WILLIAMS & WILKINS  

    発表年月： 1999年

    開催年月：
    1999年
    　
    　

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特定課題研究 【 表示 ／ 非表示 】

  • ランダムスキャン2光子顕微鏡による多点発火活動記録

    2020年  

    　概要を見る

    申請者はランダムスキャン型2光子顕微鏡を開発し、培養神経細胞からの同時多点活動電位計測に成功し、複数神経細胞間のシナプス結合の有無およびその方向性を明らかにし、局所回路の機能的構造を実測することが可能であることを示した。本研究では多点活動電位測定を、脳切片、さらに生体脳で行い、神経回路の機能的回路構造の読み出しを目指した。GEVIを脳切片に発現させ、活動電位計測が可能であることを確かめた。

  • ランダムスキャン2光子顕微鏡による多点発火活動記録

    2019年  

    　概要を見る

    申請者はランダムスキャン型2光子顕微鏡を開発し、培養神経細胞からの同時多点活動電位計測に成功し、複数神経細胞間のシナプス結合の有無およびその方向性を明らかにし、局所回路の機能的構造を実測することが可能であることを示した。本研究では多点活動電位測定を、脳切片、さらに生体脳で行い、神経回路の機能的回路構造の読み出しを目指した。DiO/DPA電位感受性指示薬だけでなく、より使用しやすいPETセンサーの化学合成を行い、最終的な精製の一歩手前まで到達した。またGEVIを脳切片に発現させ、活動電位計測が可能であることを確かめた。

  • ランダムスキャン2光子顕微鏡による革新的細胞情報読み出し

    2018年  

    　概要を見る

    申請者はランダムスキャン型2光子顕微鏡を開発し、培養神経細胞からの同時多点活動電位計測に成功し、複数神経細胞間のシナプス結合の有無およびその方向性を明らかにし、局所回路の機能的構造を実測することが可能であることを示した。本研究では多点活動電位測定を、脳切片、さらに生体脳で行い、神経回路の機能的回路構造の読み出しを目指した。DiO/DPA電位感受性指示薬だけでなく、より使用しやすいPETセンサーの化学合成を行い、最終的な精製の一歩手前まで到達した。またGEVIを脳切片、マウス脳神経細胞に発現させ、活動電位計測が可能であることを確かめた。ゼブラフィッシュ神経細胞にGEVIを発現させ研究は継続している。

  • ランダムスキャン2光子顕微鏡を用いた多点膜電位計測による局所神経回路の解明

    2018年  

    　概要を見る

    申請者はランダムスキャン型2光子顕微鏡を開発し、培養神経細胞からの同時多点活動電位計測に成功し、複数神経細胞間のシナプス結合の有無およびその方向性を明らかにし、局所回路の機能的構造を実測することが可能であることを示した。本研究では多点活動電位測定を、脳切片、さらに生体脳で行い、神経回路の機能的回路構造の読み出しを目指した。DiO/DPA電位感受性指示薬だけでなく、より使用しやすいPETセンサーの化学合成を行い、最終的な精製の一歩手前まで到達した。またGEVIを脳切片、マウス脳神経細胞に発現させ、活動電位計測が可能であることを確かめた。ゼブラフィッシュ神経細胞にGEVIを発現させ研究は継続している。

  • 超高速二光子励起顕微鏡による革新的神経細胞観察法

    2017年  

    　概要を見る

    蛍光相関分光法（FCS）を細胞内に適応することにより細胞質内の遊離タンパク質の挙動を追跡できる。多点に蛍光相関分光法（FCS）を適用することにより神経細胞局所の細胞質中を高速に移動するタンパク質分子の動態を捉え、シナプスと核を連絡するシグナル系の実態を明らかにすることを目的とする。本研究ではランダムスキャン型2光子励起顕微鏡システムを用いカルモジュリン、CamKIIなどシナプス機能に重大な機能分子のスパイン内外での動態を検出することを試みた。その結果初代培養神経細胞内でのタンパク質拡散の様態を示すデータが得られた。また、解析法を開発し、データモデルに基づく拡散を精密に解析した。

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現在担当している科目 【 表示 ／ 非表示 】

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