埼玉大学
脳末梢科学研究センター
Brain and Body System Science Institute (BBSSI), Saitama University

ー学内外の知を終結した、戦略的研究拠点ー

組織・構成

個人プロフィール

氏名 大倉 正道
所属部門 脳機能解析応用部門
役職 兼任教員 准教授

略歴

1992 東北大学薬学部卒業
1995 - 1997 東北大学大学院薬学研究科 JSPS特別研究員 DC2
1997 東北大学大学院薬学研究科博士課程修了(薬学博士)
1997 - 1999 ノースカロライナ大学医学部 JSPS海外特別研究員
1999 - 2002 岡崎国立共同研究機構生理学研究所 JSPS特別研究員PD
2002 - 2003 岡崎国立共同研究機構生理学研究所 非常勤研究員
2003 - 2007 九州保健福祉大学薬学部 講師
2007 - 2009 山形大学医学部 講師
2009 - 2014 埼玉大学総合研究機構脳科学融合研究センター 准教授
2014 - 現在 埼玉大学大学院理工学研究科 准教授

研究テーマ

(1) 生体内の単一神経細胞の活動を検出できる高性能蛍光カルシウムプローブの開発

我々は細胞内カルシウムイオンの濃度変化を指標として、脳の情報処理を担う神経回路の活動を目で見えるようにしたいと考えています。回路活動を検出するには、まず単一神経細胞の個々のシナプスや細胞体の活動を検出する必要があります。我々は蛍光カルシウムプローブタンパク質G-CaMPを開発し、またその後の改良を通じて、生体内の細胞活動の検出を可能にしてきました。生体内での単一神経細胞活動の検出にはプローブのさらなる高性能(高感度、高シグナル、高輝度、高速応答性、タンパク質安定性、低副作用)化が必要となります。我々は世界屈指のプローブ開発のスペシャリストとして、次世代の高性能センサーの創出に取り組み、現代神経生理学の重要課題に挑戦しています。

(2) 生体内の単一神経細胞の活動を外部操作できる光アクチュエーターの開発

脳の神経回路活動を明らかにするためには、単一神経細胞の活動を外部から人為操作する技術も必要です。そこで光刺激により構造変化をおこすことで特定のシナプスや細胞体の活動をon/off制御可能な光アクチュエータータンパク質の開発にも取り組んでいます。

研究内容の図解

研究のキーワード

神経回路機能; 蛍光分子イメージング; 光遺伝学; カルシウム; G-CaMP; R-CaMP

これまでの主要な業績

  1. Inoue M, Takeuchi A, Horigane S, Ohkura M, Gengyo-Ando K, Fujii H, Kamijo S, Takemoto-Kimura S, Kano M, *Nakai J, *Kitamura K, *Bito H. Rational design of a novel high-affinity, ultrafast, red calcium indicator R-CaMP2. Nature Methods 12, 64-70, 2015. This paper was highlighted in Nature Methods top page, November 24, 2014.
  2. Hira R, Ohkubo F, Masamizu Y, Ohkura M, Nakai J, Okada T, *Matsuzaki M. Reward-timing-dependent bidirectional modulation of cortical microcircuits during optical single neuron operant conditioning. Nature Communications 5:5551, 1-12, 2014.
  3. Suzuki J, Kanemaru K, Ishii K, Ohkura M, Okubo Y, *Iino M:Imaging intraorganellar Ca2+ at subcellular resolution using CEPIA. Nature Communications 5:4153, 1-13, 2014.
  4. Kobayashi C, Ohkura M, Nakai J, Matsuki N, Ikegaya Y, *Sasaki T:Large-scale imaging of subcellular calcium dynamics of cortical neurons with G-CaMP6-actin. Neuroreport 25, 501-506, 2014.
  5. Hiroi M, Ohkura M, Nakai J, Matsuda N, Hashimoto K, Inoue K, Fiala A, *Tabata T: Principal component analysis of odor coding at the level of third-order olfactory neurons in Drosophila. Genes Cells 18, 1070-1081, 2013.
  6. †Muto A, Ohkura M, Abe G, *Nakai J, *Kawakami K (†, co-first authors): Real-time visualization of neuronal activity during perception. Current Biology 23, 307-311, 2013. This paper was highlighted in Science top page, January 31, 2013.
  7. †*Ohkura M, †Sasaki T, Sadakari J, Gengyo-Ando K, Kagawa-Nagamura Y, Kobayashi C, *Ikegaya Y, *Nakai J: Genetically encoded green fluorescent Ca2+ indicators with improved detectability for neuronal Ca2+ signals. (†, co-first authors) PLoS One 7, e51286, 2012. This paper was highlighted in Nature Methods 10, 824, 2013.
  8. †*Ohkura M, †Sasaki T, Kobayashi C, Ikegaya Y, *Nakai J: An improved genetically encoded red fluorescent Ca2+ indicator for optically evoked action potentials. (†,co-first authors) PLoS One 7, e39933, 2012.
  9. Kawabata I, Kashiwagi Y, Obashi K, Ohkura M, Nakai J, Wynshaw-Boris A, Yanagawa Y, *Okabe S: LIS1-dependent retrograde translocation of excitatory synapses in developing interneuron dendrites. Nature Communications 3:722, 2012.
  10. Muto A, Ohkura M, Kotani T, Higashijima S-I, *Nakai J, *Kawakami K: Genetic visualization with an improved GCaMP reveals spatiotemporal activation of the spinal motor neurons in zebrafish. Proc Natl Acad Sci USA 108, 5425-5430, 2011.
  11. Shindo A, Hara Y, Yamamoto TS, Ohkura M, Nakai J, *Ueno N: Tissue-tissue interaction-triggered calcium elevation is required for cell polarization during Xenopus gastrulation. PLoS One 5, e8897, 2010.
  12. Lee MY, Song H, Nakai J, Ohkura M, Kotlikoff MI, Kinsey SP, Golovina VA, *Blaustein MP: Local subplasma membrane Ca2+ signals detected by a tethered Ca2+ sensor. Proc Natl Acad Sci USA 103, 13232-13237, 2006.
  13. †Tallini YN, Ohkura M, †Choi B-R, Ji J, Imoto K, Doran R, Lee J, Plan P, Wilson J, Xin H-B, Sanbe A, Gulick J, Mathai J, Robbins J, *Salama G, *Nakai J, *Kotlikoff MI: Imaging cellular signals in the heart in vivo: Cardiac expression of the high signal Ca2+ indicator G-CaMP2. (†, co-first authors) Proc Natl Acad Sci USA 103, 4753-4758, 2006.
  14. Ohkura M, Matsuzaki M, Kasai H, Imoto K, *Nakai J: A genetically encoded bright Ca2+ probe applicable for dynamic Ca2+ imaging of dendritic spines. Analytical Chemistry 77, 5861-5869, 2005.
  15. *Nakai J, Ohkura M, Imoto K: A high signal-to-noise Ca2+ probe composed of a single green fluorescent protein. Nature Biotechnology 19, 137-141, 2001.
  16. Ohkura M, *Furukawa K-I, Fujimori H, Kuruma A, Kawano S, Hiraoka M, Kuniyasu A, Nakayama J, Ohizumi Y: Dual regulation of the skeletal muscle ryanodine receptor by triadin and calsequestrin. Biochemistry 37, 12987-12993, 1998.
  17. *Ohkura M, Sadakari J, *Nakai J: Optogenetic manipulation and probing. In Optogenetics, Part 1-9, Kandori H, Yawo H, Koizumi A ed., Springer, 2015 in press.
  18. *Nakai J, Ohkura M : Probing calcium ions with biosensors. Biotechnol Genet Eng Rev 20, 3-21, 2003.