群馬大学 大学院医学系研究科 医学部 医学科

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基礎・基盤医学領域 神経薬理学講座

薬理学

当分野は医学科学生に対して薬理学と神経科学に関する講義と実習を担当している。記憶学習、情動などの高次脳機能は、ヒトにおいてもっとも発達した機能であるが、現代社会において、科学に残された最後の秘境となっている。医学においても精神・神経疾患の研究は、現在の最も重要な学問領域の一つとなっている。当分野は、高次脳機能の基盤となっている神経回路網の発達・可塑性・維持機構が、「DNAに刻み込まれた遺伝情報」と「外界からの学習情報」とによって二重制御されている分子メカニズムを明らかにし、遺伝子レベルでの機能が行動に結びつくまでの一連の流れを統合的に捉えることを目指している。

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スタッフ

准教授 花村 健次 博士 (理学)  
助 教 山崎 博幸 医学博士  
小金澤 紀子 博士 (生命科学)  

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研究内容

研究内容

記憶学習、情動などの高次脳機能は、他の生物と比べて、ヒトにおいてもっとも発達した機能であるが、科学が進んだ現代社会においても未解明の、最後の秘境となっている。当分野は、(1)発生過程における樹状突起スパインの形態形成の研究、(2)シナプス機能における細胞骨格の役割に関する研究、(3)シナプス機能不全が引き起こす高次脳機能障害(アルツハイマー病、気分障害、統合失調症など)に関する研究を行っている。具体的には、初代培養神経細胞や遺伝子KO動物を、分子生物学、細胞生物学、電気生理学、行動解析学、薬理学、イメージングなどの技術を用いて、学際的に研究している。

教育業務

医学部学生に対しては、3年次に薬理学と神経科学の講義・実習を担当している。また、1年次の医学研究発表チュートリアル、3年次の選択基礎医学実習では積極的に学生を受け入れて指導している。大学院学生に対しては、神経薬理学講義・演習・実習を担当しており、大学院実習として、生体イメージング実習、in vitro神経活動計測を担当している。さらに、脳神経科学講義の一部も担当している。教養教育においては学びのリテラシー(2)、「生命」と「心」を担当している。2019年度は2人の大学院生、および1人のMD-PhDコースの学生が研究を実施している。

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臨床業務

(該当する業務はありません)

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社会貢献

2000年より国内の他の大学に先駆けて、世界脳週間行事の開催に協力している。また、中央中等教育学校の職場体験にも協力している。
一方、バイオ・医療分野における産学連携を推進するため、また平成16年にNPO法人北関東バイオフォーラムを設立に参加し、さらなる社会貢献をめざしている。

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業績

Yin XL, Jia QF, Zhang GY, Zhang JP, Shirao T, Jiang CX, Yin XY, Liu YS, Chen P, Gu XC, Qian ZK, Yin GZ, Sen Xia H, Hui L. “Association between decreased serum TBIL concentration and immediate memory impairment in schizophrenia patients.” Sci Rep. 2019 Feb 7;9(1):1622. doi: 10.1038/s41598-018-38227-6.

Daisuke Miki, Yuki Kobayashi, Tomoya Okada, Tatuso Miyamoto, Nobuyuki Takei, Yuko Sekino, Noriko Koganezawa, Tomoaki Shirao, Yumiko Saito “Characterization of functional primary cilia in human induced pluripotent stem cell-derived neurons.” Neurochem Res. 44(7):1736-1744. doi: 10.1007/s11064-019-02806-4.

Mitsuoka T, Hanamura K, Koganezawa N, Kikura-Hanajiri R, Sekino Y, Shirao T. “Assessment of NMDA receptor inhibition of phencyclidine analogues using a high-throughput drebrin immunocytochemical assay” J Pharmacol Toxicol Methods (2019) doi: 10.1016/j.vascn.2019.106583.

Hanamura K, Koganezawa N, Kamiyama K, Tanaka N, Oka T, Yamamura M, Sekino Y, Shirao T. “High-content imaging analysis for detecting the loss of drebrin clusters along dendrites in cultured hippocampal neurons.” J Pharmacol Toxicol Methods. 2019 Jul 2:106607. doi: 10.1016/j.vascn.2019.106607.

Miao S, Koganezawa N, Hanamura K, Puspitasari A, Shirao T. “N-methyl-D-aspartate receptor mediates X-irradiation-induced drebrin decrease in hippocampus” Kitakanto Medical Journal (2018) 68: 111-115

Hanamura K, Kamata Y, Yamazaki H, Kojima N, Shirao T, “Isoform-dependent regulation of drebrin dynamics in dendritic spines.” Neuroscience (2018) 379: 67–76

Yamazaki H, Sasagawa Y, Yamamoto H, Bito H, Shirao T. “CaMKIIβ is localized in dendritic spines as both drebrin-dependent and drebrin-independent pools” J. Neurochem.(2018) 146:145-159.

Yasuda H, Kojima N, Yamazaki H, Hanamura K, Sakimura K, Shirao T. “Drebrin isoforms critically regulate NMDAR- and mGluR-dependent LTD induction” Front Cell Neurosci. 2018 Oct 8;12:330. doi: 10.3389/fncel.2018.00330.

小金澤紀子、花村健次、白尾智明、「ヒトiPS細胞由来神経細胞を用いた医薬品評価系の現状について」日本薬理学雑誌 149: 104-109 (2017)

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Li B, Ding S, Feng N, Mooney N, Ooi YS, Renf L, Diep J, Kelly MR, Yasukawa LL, Patton JT, Yamazaki H, Shirao T, Jackson PK, Greenberg HB.  “Drebrin restricts rotavirus entry by inhibiting dynamin-mediated endocytosis.” Proc Natl Acad Sci U S A, (2017) Apr 17. pii: 201619266. doi: 10.1073/pnas.1619266114.

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Hanamura K, Washburn HR, Sheffler-Collins SI, Xia NL, Henderson N, Tillu DV, Hassler S, Spellman DS, Zhang G, Neubert TA, Price TJ, Dalva MB “ Extracellular phosphorylation of a receptor tyrosine kinase controls synaptic localization of NMDA receptors and regulates pathological pain.” PLoS Biol. 2017 Jul 18;15(7):e2002457.

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Yamazaki H, Shirao T. “Homer, Spikar, and Other Drebrin-Binding Proteins in the Brain”Adv Exp Med Biol. 2017;1006:249-268. doi: 10.1007/978-4-431-56550-5_14

Shirao T, Koganezawa N, Yamazaki H, Hanamura K, Imamura K. “Localization of Drebrin: Light Microscopy Study” Adv Exp Med Biol. 2017;1006:105-118. doi: 10.1007/978-4-431-56550-5_7

Shirao T, Sekino Y. “General Introduction to Drebrin” Adv Exp Med Biol. 2017;1006:3-22. doi: 10.1007/978-4-431-56550-5_1.

Ishizuka Y, Hanamura K. “Drebrin in Alzheimer’s Disease” Adv Exp Med Biol. 2017;1006:203-223. doi: 10.1007/978-4-431-56550-5_12.

Hanamura K. “Drebrin in Neuronal Migration and Axonal Growth” Adv Exp Med Biol. 2017;1006:141-155. doi: 10.1007/978-4-431-56550-5_9.

Fujieda T, Koganezawa N, Ide Y, Shirao T and Sekino Y. “An Inhibitory Pathway Controlling the Gating Mechanism of the Mouse Lateral Amygdala Revealed by Voltage-Sensitive Dye Imaging.” Neuroscience Letters 590:126-131(2015)

Shi-Qiong Xu, Simone Buraschi, Alaide Morcavallo, Marco Genua, Tomoaki Shirao, Stephen C. Peiper, Leonard G. Gomella, Ruth Birbe, Antonino Belfiore, Renato V. Iozzo and Andrea Morrione “A novel role for drebrin in regulating progranulin bioactivity in urothelial cancer.” Oncotarget 6:10825-39 (2015)

Ishizuka Y, Shimizu H, Takagi E, Kato M, Yamagata H, Mikuni M, Shirao T. “Histone deacetylase mediates the decrease in drebrin cluster density induced by amyloid beta oligomers.” Neurochem Int. 76:114-121 (2014)

Tanabe K, Yamazaki H, Inaguma Y, Asada A, Kimura T, Takahashi J, Taoka M, Ohshima T, Furuichi T, Isobe T, Nagata K, Shirao T,  Hisanaga S. “Phosphorylation of drebrin by cyclin-dependent kinase 5 and its role in neuronal migration.” PLoS One. 9:e92291 (2014)

Ishikawa M, Shiota J, Ishibashi1 Y, Hakamata T, Shoji S, Fukuchi M, Masaaki Tsuda M, Shirao T, Sekino Y, Baraban JM and Tabuchi A. “Cellular localization and dendritic function of rat isoforms of the SRF coactivator MKL1 in cortical neurons.” NeuroReport. 25:585-592 (2014)

Mizui T,Sekino Y, Yamazaki H, Ishizuka Y, Takahashi H, Kojima N, Kojima M and Shirao T. “Myosin Ⅱ ATPase activity mediates the long-term potentiation-induced exodus of stable F-actin bound by drebrin A from dendritic spines” PLoS ONE 9 (1): e85367 (2014)

Yamazaki H, Kojima N, Kato K, Hirose H, Iwasaki T, Mizui T, Takahashi H, Hanamura K, Roppongi RT, Koibuchi N, Sekino Y, Mori N, Shirao T. “Spikar, a novel drebrin-binding protein, regulates the formation and stabilization of dendritic spines”. J Neurochem. 128:507-522 (2013)

白尾智明、山崎博幸「樹状突起棘(スパイン)のアクチンフィラメントと微小管」 Clinical Neuroscience 31: 1302-1395(2013)

Mitsuru Ishikawa, Jun Shiota, Yuta Ishibashi, Tomoyuki Hakamata, Shizuku Shoji, Mamoru Fukuchi, Masaaki Tsuda, Tomoaki Shirao, Yuko Sekino, Toshihisa Ohtsuka, Jay M. Baraban and Akiko Tabuchi. “Identification, expression and characterization of rat isoforms of the SRF coactivator MKL1.”FEBS Open Bio. 3:387-393 (2013)

Yuta Ishizuka, Naomasa Kakiya, Lee A. Witters, Noriko Oshiro, Tomoaki Shirao, Hiroyuki Nawa and Nobuyuki Takei “AMP-activated protein kinase (AMPK) counteractsbrain-derived neurotrophic factor (BDNF)-induced mammalian target of rapamycin complex 1 (mTORC1) signaling in neurons “J Neurochem. 127:66-77 (2013)

Shirao T, Gonzalez-Billault C “Actin filaments and microtubules in dendritic spines”.J eurochem. 126:155-164. (2013)

Roppongi RT, Kojima N, Hanamura K, Yamazaki H, Shirao T. “Selective reduction of drebrin and actin in dendritic spines of hippocampal neurons by activation of 5-HT2A receptors.” Neurosci Lett. 547:76-81 (2013)

K Shirai, T Mizui, Y Suzuki, M Okamoto, K Hanamura, Y Yoshida, M Hino, S Noda, W S. AL-Jahdari, A Chakravarti, T Shirao, T Nakano, “X-Irradiation Changes Dendritic Spine Morphology and Density through Reduction of Cytoskeletal Proteins in Mature Neurons” Radiation Research. 179:630-636 (2012)

C.B. Canto, N. Koganezawa, P. Beed, E.I. Moser, M.P. Witter. All layers of medial entorhinal cortex receive presubicular and parasubicular inputs. J.Neuroscience, 32: 17620-17631 (2012)

Kenichi Kato, Tomoaki Shirao, Hiroyuki Yamazaki, Kazuyuki Imamura, and Yuko Sekino. “Regulation of AMPA receptor recruitment by the actin binding protein drebrin in cultured hippocampal neurons.” J. Neurosci. Neuroeng. 1: 153-160 (2012)

Tanaka K, Sato K, Yoshida T, Fukuda T, Hanamura K, Kojima N, Shirao T, Yanagawa T, and Watanabe H. “Evidence for cell density affecting C2C12 myogenesis: possible regulation of myogenesis by cell-cell communication.” Muscle and Nerve, 44:968-977 ( 2011)

Kobayashi-Yamazaki C, Shirao T, Sasagawa Y, Maruyama Y, Akita H, Saji M, and Sekino Y. “Lesions of the supramammillary nucleus decrease self-grooming behavior of rats placed in an open field” The Kitakanto Medical Jorunal , 61:287-292 ( 2011)

Han W, Takamatsu Y, Yamamoto H, Kasai S, Endo S, Shirao T, Kojima N, Ikeda K. “Inhibitory role of inducible cAMP early repressor (ICER) in methamphetamine-induced locomotor sensitization” PLoS ONE in press

Okamoto T,, Endo S, Shirao T, and Nagao S. “Role of Cerebellar Cortical Protein Synthesis in Transfer of Memory Trace of Cerebellum-Dependent Motor Learning” J. Neurosci. 31:8958-66.

Kambe T, Motoi Y, Inoue R, Kojima N, Tada N, Kimura T, Sahara N, Yamashita S, Mizoroki T, Takashima A, Shimada K, Ishiguro K, Mizuma H, Onoe H, Mizuno Y, Hattori N “Differential regional distribution of phosphorylated tau and synapse loss in the nucleus accumbens in tauopathy model mice.” Neurobiol Dis. 42:404-414. (2011)

Kaminuma T, Suzuki Y, Shirai K, Mizui T, Noda S, Yosida Y, Funayama T, Takahasi T, Kobayashi Y, Shirao T, Nakano T. “Effectiveness of carbon-ion beams for apoptosis induction in rat primary immature hippocampal neurons” J. Rad. Res. 51:627-631 (2010)

Hanamura, K, Mizui T, Kakizaki T, Roppongi TR, Yamazaki H, Yanagawa Y, Shirao T. “Low accumulation of drebrin at glutamatergic postsynaptic sites on GABAergic neurons” Neuroscience 169: 1489-1500 (2010)

Perez-Martinez M, Gordon-Alonso M, Cabrero JR, Barrero-Villar M, Rey M, Mittelbrunn M, Lamana A, Morlino G, Calabia C, Yamazaki H, Shirao T, Vazquez J, Gonzalez-Amaro R, Veiga E, Sanchez-Madrid F. “F-actin-binding protein drebrin regulates CXCR4 recruitment to the immune synapse” J. Cell Sci. 123:1160-1170 (2010)

Mercer JC, Mottram LF Qi Q, Lee YC, Bruce D, Iyer A, Yamazaki H, Shirao T, Choe MH,. Peterson BR, August A “Chemico-Genetic Identification of Drebrin as a Regulator of Calcium Responses.” Int. J. Biochem. Cell Biol. 42:337-345 (2010)

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Okamoto M, Suzuki Y, Shirai K, Mizui T, Yoshida Y, Noda S,. Al-Jahdari WS, Shirao T, Nakano T. “Effect of Irradiation on the Development of Immature Hippocampal Neurons In Vitro” Radiat Res 172:718-724 (2009)

Aoki C, Kojima N, Sabaliauskas N, Shah L, Oakford J, Ahmed T, Yamazaki H, Hanamura K, Shirao T “Drebrin A Knock-Out Eliminates the Rapid Form of Homeostatic Synaptic Plasticity at Excitatory Synapses of Intact Adult Cerebral Cortex” J Comp Neurol 517:105-121 (2009)

Ito M, Shirao T, Doya K, Sekino Y. “Three-dimensional distribution of Fos-positive neurons in the supramammillary nucleus of the rat exposed to novel environment.” Neurosci. Res. 64:397-402 (2009)

Mizui T., Kojima N, Yamazaki H, Katayama M, Hana mura K, Shirao T. “Drebrin E is involved in the mechanism regulating axonal growth through actin-myosin interactions.” J Neurochem 109:611-622 (2009).

Takahashi, T, Yamazaki, H, Hanamura K, Sekino Y and Shirao T “AMPA receptor inhibition causes abnormal dendritic spines by destabilizing drebrin” J Cell Sci. 122:1211-1229 (2009)

Ivanov A, Esclapez M, Pellegrino1 C, Tomoaki Shirao T, and Ferhat L. “Drebrin A regulates the dendritic spine plasticity and synaptic function in cultured hippocampal neurons” J. Cell Sci. 122: 524-534 (2009)

Kojima N, Borlikova G, Sakamoto T, Yamada K, Ikeda T, Itohara S, Niki H, Endo S: Inducible cAMP early repressor acts as a negative regulator for kindling epileptogenesis and long-term fear memory. J Neurosci. 28:6459-6472 (2008)

Song M, Kojima N, Hanamura K, Sekino Y, Inoue KH, Mikuni M, Shirao T, “Expression of drebrin E in migrating neuroblasts in adult rat brain: coincidence between drebrin E disappearance from cell body and cessation of migration.” Neuroscience 152:670-682 (2008)

Kobayashi, C., Aoki, C., Kojima, N., Yamazaki, H., and Shirao, T., “Drebrin A content correlates with spine head size in the adult mouse cerebral cortex” J. Comp. Neurol. in press

Sekino Y, Kojima N, Shirao T. “Role of actin cytoskeleton in dendritic spine morphogenesis” Neurochem. Int. in press

Kato, K., Sekino, Y., Takahashi, H., Yasuda, H., Shirao, T., “Increase of AMPA receptors-mediated miniature EPSC amplitude after chronic NMDA receptor blockade in cultured hippocampal neurons” Neurosci. Lett. 418: 4-8 (2007)

Kojima, N., Shirao, T. “Synaptic dysfunction and disruption of the postsynaptic drebrin-actin complex: the study of neurological disorders accompanied by cognitive deficits.” Neurosci. Res. 58: 1-5 (2007)

Majoul, I., Shirao, T., Sekino, Y., Duden, R. “Many faces of Drebrin: from building dendritic spines and stabilizing gap junctions to shaping neurite-like cell processes” Histochem. Cell Biol. 127: 355-361 (2007)

Shirai, K., Mizui, T., Suzuki, Y., Kobayashi, Y., Nakano, T., Shirao, T. “Differential effects of x-irradiation on immature and mature hippocampal neurons in vitro.” Neurosci. Lett. 399: 57-60 (2006)

Chang EH, Savage MJ, Flood DG, Thomas JM, Levy RB, Mahadomrongkul, V., Shirao, T., Aoki, C., Huerta, P.T. “AMPA receptor downscaling at the onset of Alzheimer’s pathology in double knock-in mice” Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 103: 3410-3415 (2006)

Fujisawa, S., Shirao, T., Aoki, C. “In vivo, competitive blockade of NMDA receptors induces rapid shape change of post-synaptic spines and F-actin reorganization within dendritic spines of adult rat cortex.” Neuroscience 140:1177-1187 (2006)

Takahashi, H., Mizui T. and Shirao, T. “Downregulation of drebrin A expression suppresses synaptic targeting of NMDA receptors in developing hippocampal neurons” J. Neuochem 97(s1):110-115 (2006)

Sekino, Y., Tanaka, S., Hanamura, K., Yamazaki, H., Sasagawa, Y., Xue Y., Hayashi, K., and Shirao, T. “Activation of N-methyl-D-aspartate receptor induces a shift of drebrin distribution: disappearance from dendritic spines and appearance in dendritic shafts” Mol. Cell. Neurosci. 31: 493-504 (2006)

Mahadomrongkul, V., Huerta, P.T., Shirao, T., Aoki, C. “Stability of the distribution of spines containing drebrin A in the sensory cortex layer I of mice expressing mutated APP and PS1 genes” Brain Res. 1064: 66-74 (2005)

Mizui, T., Takahashi, H., Sekino, Y., and Shirao, T. “Overexpression of drebrin A in immature neurons induces the accumulation of F-actin and PSD-95 into dendritic filopodia, and the formation of large abnormal protrusions.” Mol. Cell. Neurosci. 30: 149-157 (2005)

Aoki, C., Sekino, Y., Hanamura, K., Fujisawa, S., Mahadomrongkul, V., Ren, Y., and Shirao, T. “Drebrin A is a Postsynaptic Protein that Localizes in vivo to the Submembranous Surface of Dendritic Sites Forming Excitatory Synapses” J. Comp. Neurol. 483: 383-402 (2005)

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沿革

1993年
白尾智明が慶応義塾大学医学部生理学教室助教授から教授として転任し、助手として着任した林謙介と共に始動した。そして、これまで続けていた細胞骨格関連分子ドレブリンについて、ニューロンの樹状突起スパインにおける働きを明らかにする研究を開始した。

1996年
関野祐子がさきがけ21研究者を経て助手として着任し、局所回路など神経ネットワークレベルの解析を開始した。そして田中聡一が大学院生として入学した。

1997年
新たに山崎博幸が大学院生として入学した。

1999年
林謙介が助教授として群馬大学生体調節研究所講師として転任し、新たに斉藤佳子が着任した。

2000年
関野祐子が講師ヘと昇任した。斉藤佳子が転出し、新たに金明稿が助手として着任した。高橋秀人が大学院生として入学した。

2001年
金明稿が転出して、山崎博幸が助手として着任した。

2002年
関野祐子が、講師から助教授へ昇任した。

2003年
大学院改組に伴い医学部付属行動医学研究施設、行動分析学分野から、医科学専攻脳神経発達統御学講座高次細胞機能学分野と名称変更した。また、田中聡一が転出し、花村健次が助手として着任した。

2005年
関野祐子が助教授として東京大学医科学研究所として転任し、新たに児島伸彦が講師として着任した。

2006年
高橋秀人が大学院教育センター助手として着任した。

2008年
分野名を高次細胞機能学から神経薬理学に変更した。また、児島伸彦が准教授へ昇任した。

2011年
花村健次が転出し、石塚佑太が助教として着任した。

2012年
小金澤紀子が教育研究支援センター助教として着任した。

2013年
児島伸彦が教授として東洋大学生命科学部へ転任した。

2013年
六本木麗子が助教として着任した。

2015年
六本木麗子が転出し、花村健次が助教として着任した。

2017年
石塚佑太が転出し、小金澤紀子が神経薬理学助教となった。

2018年
花村健次が准教授へ昇進した。