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TANAKA Masahiko

    Graduate School of Pharmaceutical Sciences Department of Cellular Biophysics　Associate Professor
Contact： mtanakaphar.nagoya-cu.ac.jp
Last Updated :2025/05/18

Researcher Information

URL

Research funding number

  • 60267953

ORCID ID

J-Global ID

Research Interests

  • Enteric nervous system   Slice culture   Organ culture   glia   Purkinje cell   Imaging   Information processing system   Network formation   

Research Areas

  • Life sciences / Pharmaceuticals - health and biochemistry
  • Life sciences / Experimental pathology
  • Life sciences / Pharmaceuticals - analytical and physicochemistry
  • Life sciences / Neuroscience - general
  • Life sciences / Neuroanatomy and physiology

Academic & Professional Experience

  • 2007 - Today  Nagoya City UniversityDepartment of Cellular Biophysics, Graduate School of Pharmaceutical SciencesAssociate Professor
  • 1998 - 2006  Fujita Health UniversityDivision of Cell Biology, Institute for Comprehensive Medical ScienceLecturer
  • 2006  Nagoya City UniversityGraduate School of Pharmaceutical SciencesAssociate Professor
  • 1994 - 1998  Fujita Health UniversityDivision of Cell Biology, Institute for Comprehensive Medical ScienceAssistant Professor
  • 1996/06 - 1996/08  Marine Biological Laboratory (Woods Hole, MA, USA)“Physiology: Cellular and Molecular Biology” course

Education

  • 1989 - 1994  The University of Tokyo  Graduate School of Pharmaceutical Sciences  Division of Biophysical Science
  • 1985 - 1989  The University of Tokyo  Faculty of Pharmaceutical Sciences  Division of Biophysical Science

Association Memberships

  • Molecular Biology Society of Japan   Pharmaceuitical Society of Japan   Biophysical Society of Japan   Society for Neuroscience   Japanese Society for Neurochemistry   Japan Neuroscience Society   

Published Papers

Books etc

  • Single-cell electroporation of siRNA in primary neuronal cultures
    Springer, New York 2012 
    In: Controlled Genetic Manipulations (Morozov ed.), Neuromethods, Volume 65, pp. 129-139
  • Role of a chondroitin sulfate proteoglycan PTPz in dendrite development of cerebellar Purkinje cells
    Research Signpost, Kerala, India 2007 
    In: Neural Proteoglycans (Maeda ed.), pp. 153-166

MISC

Awards & Honors

  • 2001/10 日本神経化学会 Aword for Young Investigator of Japanese Society for Neurochemistry

Research Grants & Projects

  • Kakehnhi：科研費（基盤C）
    Date (from‐to) : 2025 -2027 
    Author : 田中 正彦
  • Kakehnhi：科研費（基盤C）
    Date (from‐to) : 2022 -2024 
    Author : 田中 正彦
  • Roles of calcineurin and cell-cell interactions in glial and stellate cells in the digestive system
    JSPS：Kakenhi
    Date (from‐to) : 2019 -2021 
    Author : TANAKA Masahiko
  • Roles of enteric glial cells and calcineurin in the function and homeostasis of the small intestine
    JSPS：Kakenhi
    Date (from‐to) : 2016 -2018 
    Author : TANAKA Masahiko
  • Investigation of mechanisms of dendritic differentiation of cerebellar Purkinje cells mediated by ryanodine receptors
    JSPS：Kakehnhi
    Date (from‐to) : 2013 -2015 
    Author : TANAKA Masahiko
  • JSPS：Kakenhi
    Date (from‐to) : 2010 -2012 
    Author : TANAKA Masahiko
     
    To investigate molecular mechanisms of formation of complex and organized dendrites by cerebellar Purkinje cells, we introduced siRNAs of various genes into cultured Purkinje cells using single-cell electroporation. We found that ryanodine receptor, CaM kinases and myosin Va are involved in dendrite formation of Purkinje cells in their own manners. In addition, we established the forced gene expression system using single-cell electroporation and the coculture system of a cerebellar slice and dissociated Purkinje cells.
  • Japan Society for the Promotion of Science：Kakehnhi
    Date (from‐to) : 2006 -2008 
    Author : HIRASHIMA Naohide; TANAKA Masahiko; TADOKORO Satoshi
     
    生体では神経伝達物質やホルモンなど様々な細胞から多様な生理活性物質が分泌される。開口放出はその分泌機構の中で最も重要なものである。神経細胞では、神経伝達物質が細胞膜近傍のアクティブゾーンと呼ばれる特殊な構造から分泌されるが、このような構造が神経細胞以外の細胞で、存在しかつ機能するかどうか不明であった。我々はマスト細胞というアレルギー誘発物質を分泌する細胞では、ELKSと呼ばれるタンパク質が刺激後細胞膜付近に移動して、分泌を正に制御することを明らかにした。
  • 日本学術振興会：Kakehnhi
    Date (from‐to) : 2006 -2007 
    Author : 平嶋 尚英; 田中 正彦
     
    ラット好塩基球株(RBL2H3細胞)は、細胞表面にIgE受容体をもち、この受容体DNP (dinitrophenyl)基を認識するIgEを結合させることによって、DNP基で修飾したCHO細胞を特異的に認識し、それに向かって分泌する系を構築した。CHO細胞にはあらかじめ分泌されたヒスタミンに応答するようにヒスタミン受容体(H1受容体)を発現させた。。 ヒスタミン受容体(H1受容体)を発現させたCHO細胞は、ヒスタミンに反応し、細胞内のCaイオン濃度上昇がおきることを確認した。 CHO細胞のDNP基修飾は、弱アルカリ性存在下に、DNBS(dinitro-benzene-sulfonic acid)と混ぜ、37℃でインキュベーションすることによって、細胞表面のアミノ基にラベルすることによって行ったが、細胞毒性が強くラベルできなかった。そこで、リン脂質であるホスファチジルエタノールアミン(PE)にDNP基を修飾し、CHO細胞の細胞膜に取り込ませる方法を試みた。その結果、細胞膜をほぼ均一にDNP-PE修飾できた。 そこで、あらかじめFura-RedをロードしたDNP修飾したヒスタミン受容体安定発現CHO細胞とDNP修飾をしていないヒスタミン受容体安定発現CHO細胞に対して、抗DNP-IgEを結合させたRBL2H3細胞を加えた。しかしながら、DNP修飾したCHO細胞において、RBL細胞から分泌されたヒスタミンによって細胞内のCa濃度上昇が見られた細胞は検出できなかった。 ラベルしたDNP量や細胞間のコンタクトの強度を考慮して再検討を行う必要がある。
  • Effects of intra- and extra-cellular factors on final cell division of neural stem cells
    JSPS：Kakenhi
    Date (from‐to) : 2003 -2004 
    Author : MARUNOUCHI Tohru
  • JSPS：Kakehnhi
    Date (from‐to) : 2003 -2004 
    Author : TANAKA Masahiko
     
    これまでの我々の研究によって、小脳プルキンエ細胞の樹状突起が正常な形態に形成されるためにはコンドロイチン硫酸プロテオグリカンかつ受容体型チロシンポスファターゼであるPTPζのシグナルが働くことが必要であることが示されるとともに、PTPζシグナルの下流ではグルタミン酸トランスポーターであるGLASTの発現が制御されることが示唆されていた。そこで本年度は、PTPζ及びGLASTの役割を更に様々な角度から明らかにするために、以下の実験を行った。 PTPζ、そのコンドロイチン硫酸転移酵素、GLASTといった3つの遺伝子のノックアウトマウスにおいて、小脳プルキンエ細胞樹状突起の形態形成に異常があるかを調べた。その結果、3種類全てのノックアウトマウスにおいて、小脳皮質形成過程で少数のプルキンエ細胞が異常な方向に伸びる一次樹状突起を有していることが見出された。In vivoにおいてもPTPζ及びGLASTがプルキンエ細胞樹状突起の正常な形態形成に関与していることが示された。PTPζとそのコンドロイチン硫酸転移酵素のノックアウトマウスにおいては、細胞体の位置異常を起こしているプルキンエ細胞も見出された。しかしながら、成熟したプルキンエ細胞では現在までのところこのような異常は見られていない。 また、GLASTの機能抑制によってプルキンエ細胞のグルタミン酸刺激に対する応答性がどのような影響を受けるかを調べるために、小脳切片培養系におけるCaイメージング実験を行った。その結果、グルタミン酸トランスポーター阻害剤処理によって、プルキンエ細胞のグルタミン酸刺激に対する応答性が昂進することが示された。PTPζ及びGLASTの発現や機能が異常になった条件下では、プルキンエ細胞の神経活動にこのような異常が起こることが樹状突起の形態形成異常の原因になっていることが示唆された。
  • JSPS：Kakenhi
    Date (from‐to) : 1999 -2000 
    Author : TANAKA Masahiko
     
    本研究では、蛍光蛋白質GFP(green fluorescent protein)を利用した細胞標識技術を脳の切片培養系に応用し、脳の形成過程での細胞分裂や細胞分化に伴う形態変化を生細胞において連続的に観察する実験系を構築する。材料としては、研究代表者が長年その切片培養系の開発と応用を続けてきたラット及びマウスの小脳を用いる。本年度は本研究の後半として、新たなトランスジェニックマウスを利用した方法を開発するとともに、小脳形成における細胞間相互作用の動態解析を開始した。1.新たなGFP遺伝子発現法として、GFAPプロモーター制御下でGFPを発現するトランスジェニックマウスを導入した。このマウスから作製した小脳切片を顕微鏡下で維持し蛍光観察するための種々の条件検討を行った結果、前年度に明らかにした実験条件に加えて、切片に近接する実験器具の温度制御が特に重要であることを明らかにした。これにより、生きているバーグマン・グリア細胞やアストロサイトの形態変化等を連続的に観察することができるようになった。2.これらの方法を応用して小脳形成における細胞間相互作用の動態を解析することを目指して、Notch受容体や成長因子プレイオトロフィンが顆粒細胞の移動、プルキンエ細胞の発達、バーグマン・グリアの分化等に及ぼす影響の解析を開始した。これまでに、Notch受容体の活性化によりバーグマン・グリアの形態異常が生じることや、プレイオトロフィンのシグナル抑制によりプルキンエ細胞の発達が阻害されることを示す予備的実験結果を得ており、今後これらの変化の動的な解析を進める予定である。
  • JSPS：Kakenhi
    Date (from‐to) : 1998 -1999 
    Author : KADOKAWA Yuzo
     
    1. Norch2 expression negatively correlates with glial differentiation in the postnatal mouse brain Norch2 was expressed by Bergmann glia in the cerebellm, radia glia in the hippocampus, and some astrocytes in both regions., Immunohistochemical examination revealed that the expression level of Notch2 is higher in immature glial cells than matured glial cells. In addition, Notch 2 expression correlated with the incorporation of BrdU both in vivo and in vitro. We also showed that ectopic expression of cytoplasmid region of Notch 2 gene, which is known to constitutively activate Notch signalling pathway, up-regulated the incorporation of BrdU in glial cells. 2. Notch2 is required for the formation of the roof plate of the diencephalon and mesencephalon Targeted disruption of mouse Notch2 gene in mice results in embryonic lethality around E10.5 with widespread cell death. In order to study Notch2 function in development beyond the embryonic lethal stage, we produced chimeras between Notch2ィイD1m/mィエD1 and wild-type mice. While chimeric mice showed mosaicism inevery tissue studied so far at E9.5, Notch2ィイD1m/mィエD1 cells failed to contribute to formation of the roof plate of the diencephalon and messencephalon, where Notch2 is normally expressed at high levels. Notch2ィイD1+/mィエD1cells were also preferentially excluded from the roof plate in chimeras with wild type. These results indicate that Notch2 is necessary in a dose-dependent manner for morphogenesis of the roof plate and suggest that cell rearrangement is involved in this process. We also showed that Wnt-"I" snf Mash expression patterns at the roof plate were disorganized in Notch2ィイD1m/mィエD1 embryos. To clarify the Notch2 signalling pathway in the roof plate, we introduced constitutive active form of Notch2 gene into the mesencephalon of mouse embryos at E9.5 and cultured for one day in vitro. The expression of Wnt-"I" was repressed by the ectopically introduced Notch2 gene at the roof plate. We are now trying to reveal the Notch2 signalling pathway in the roof plate and the function of it in the morophogenesis of the brain.
  • JSPS：Kakaenhi
    Date (from‐to) : 1997 -1998 
    Author : TANAKA Masahiko
     
    ラット小脳の切片培養系を用いて、顆粒細胞の発生段階特異的なアポトーシスへのinterleukin-1β converting enzyme(ICE)ファミリープロテアーゼ(カスパーゼ)の関与とその活性制御機構の解明を進めた。我々が確立したこの系では、培地中にinsulinやIGF-Iを添加しない場合に外顆粒層の顆粒細胞がアポトーシスを起こす。前年度の研究により、このアポトーシスへのカスパーゼの関与とその発現・活性化様式が明らかになった。今年度は本研究の後半として、CPP32(カスパーゼ-3)の活性化様式についての更なる解析及びカスパーゼの活性制御におけるphosphatidylinositol-3(PI3)キナーゼやMAPキナーゼの役割の解析を行い、以下のことを明らかにした。1. アポトーシスを起こしている顆粒細胞でのカスパーゼ-3の活性化をin situで調べるために、活性型カスパーゼ-3特異的抗体を用いた免疫組織染色とTUNEL法との蛍光二重染色を行った。その結果、アポトーシスを起こしている顆粒細胞の10-30%で活性型カスパーゼ-3が検出された。この二重陽性率は、in vivoの新生仔小脳においても同様であった。このアポトーシスの少なくとも一部にカスパーゼ-3が関与していることが示されるとともに、それ以外のアポトーシス機構が存在する可能性も示唆された。2.InsulinやIGF-Iがこのアポトーシスを防御する際のシグナル伝達にPI3キナーゼやMAPキナーゼの経路が関与しているかを調べるために、insulin存在下で各キナーゼの阻害剤を添加し、アポトーシスが誘導されるかどうかを見た。その結果、PI3キナーゼ阻害剤によってアポトーシスが誘導されたが、MAPキナーゼ阻害剤によってはアポトーシスが誘導されなかった。この発生段階の顆粒細胞内で生存を維持するようにカスパーゼが抑制される機構に、IGF-I受容体-PI3キナーゼを介するシグナル伝達経路が関与していることが示唆された。
  • JSPS：Kakenhi
    Date (from‐to) : 1996 -1996 
    Author : TANAKA Masahiko
     
    神経発生が進行する過程での発生段階特異的な神経細胞死の機構を解明するために、ラット小脳の切片培養系を用いて、外顆粒層と内顆粒層の顆粒細胞死及びその調節機構を検討した。TUNEL法及び蛍光色素を用いた色素排除法によって、外顆粒層と内顆粒層の細胞死を検出した。外顆粒層においては、培地中からinsulinを除去することにより、TUNEL法陽性・色素排除法陰性の細胞死(アポトーシス)が誘導された。一方、内顆粒層においては、insulinの有無に関わらず、色素排除法陽性・TUNEL法陰性の細胞死が見られた。蛋白合成阻害剤により、前者は抑制され、後者は抑制されなかった。以下、前者(外顆粒層でのinsulin感受性アポトーシス)について詳細に検討した。(1)TUNEL法と発生段階特異的マーカー蛋白に対する抗体染色との二重染色を行った結果、アポトーシス細胞の一部が増殖細胞マーカー(PCNA)を発現していたのに対し、増殖終了直後の顆粒細胞のマーカー(TAG-1)を発現しているものは皆無であった。(2)IGF-Iアナログは、insulinよりも低濃度でこのアポトーシスを抑制した。(3)ICE様プロテアーゼ阻害剤がこのアポトーシスを抑制した。アポトーシス条件で、ICEの発現量の増加は認められなかったが、ICE様プロテアーゼ活性の増加が認められた。(4)高濃度のK処理は、このアポトーシスを部分的に抑制した。以上のように、切片培養系を有効に活用することにより、発生中の小脳において顆粒細胞の発生段階に特異的な細胞死の機構が存在することが示された。外顆粒層での細胞死はアポトーシスの性質を有し、増殖中の細胞で特異的に起こるものであり、ICE様プロテアーゼが関与し、IGF-I受容体刺激により抑制されることが明らかになった。このアポトーシスの少なくとも一部はK非感受性であることが示唆された。内顆粒層で起こる細胞死の機構については、今後の課題として残った。また、他のICEファミリープロテアーゼの関与やその活性化機構も今後の重要なテーマの一つである。

Committee Membership

  • 2003/10 - Today   The Japanese Society for Neurochemistry   Councilor

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