所属
環境医学研究所 ストレス受容・応答研究部門 助教
大学院担当
大学院医学系研究科
職名
助教
外部リンク
シュウ シブン
周 至文
ZHOU Zhiwen
学位 1
-
博士（薬科学） （ 2019年3月 東京大学 ）
研究キーワード 3
-
アストロサイト
-
ミクログリア
-
記憶
研究分野 3
-
ライフサイエンス / 神経科学一般
-
ライフサイエンス / 神経科学一般
-
ライフサイエンス / 薬理学
経歴 12
-
名古屋大学 環境医学研究所 ストレス受容・応答研究部門 助教
2025年4月 - 現在
-
名古屋大学 環境医学研究所 システム神経薬理分野
2025年4月 - 現在
-
名古屋大学 大学院理学研究科 神経行動グループ 研究員
2024年6月 - 2025年3月
-
名古屋大学 大学院理学研究科 神経行動グループ 研究員
2024年6月 - 2025年3月
-
北海道大学 大学院医学研究院 細胞薬理学教室 助教
2021年6月 - 2024年5月
-
北海道大学 大学院医学研究院 助教
2021年6月 - 2024年5月
-
東京大学 薬学系研究科 薬品作用学教室 外国人特別研究員外国人特別研究員
2019年9月 - 2021年5月
-
東京大学 大学院薬学系研究科 薬品作用学教室 日本学術振興会外国人特別研究員
2019年9月 - 2021年5月
-
東京大学 薬学系研究科 薬品作用学教室 特任研究員
2019年4月 - 2019年8月
-
東京大学 大学院薬学系研究科 特任研究員
2019年4月 - 2019年8月
-
東京大学 薬学系研究科 薬品作用学教室 日本学術振興会特別研究員（DC1)
2016年4月 - 2019年3月
-
東京大学 大学院薬学系研究科 日本学術振興会特別研究員（DC1)
2016年4月 - 2019年3月
論文 20
-
Astrocytic cAMP modulates memory via synaptic plasticity. 査読有り 国際誌 Open Access
Zhou Z, Okamoto K, Onodera J, Hiragi T, Andoh M, Ikawa M, Tanaka KF, Ikegaya Y, Koyama R
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 118 巻 ( 3 ) 2021年1月
-
The Astrocytic cAMP Pathway in Health and Disease. 招待有り 査読有り 国際誌
Zhou Z, Ikegaya Y, Koyama R
International journal of molecular sciences 20 巻 ( 3 ) 2019年2月
-
Photoactivated adenylyl cyclase (PAC) reveals novel mechanisms underlying cAMP-dependent axonal morphogenesis. 査読有り 国際誌 Open Access
Zhou Z, Tanaka KF, Matsunaga S, Iseki M, Watanabe M, Matsuki N, Ikegaya Y, Koyama R
Scientific reports 5 巻 頁： 19679 - 19679 2016年1月
-
Sleep homeostasis in lizards and the role of the cortex. 査読有り 国際誌
Hatori S, Yamaguchi ST, Kobayashi R, Okamoto K, Zhou Z, Kotake KT, Matsui F, Hioki H, Norimoto H
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 122 巻 ( 16 ) 頁： e2415929122 2025年4月
-
Diversity of REM sleep 招待有り 査読有り Open Access
60 巻 頁： 101457 - 101457 2024年12月
-
Transient Cooling Resets Circadian Rhythms of Locomotor Activity in Lizards. 査読有り Open Access
Nagashima S, Yamaguchi ST, Zhou Z, Norimoto H
Journal of biological rhythms 39 巻 ( 6 ) 頁： 607 - 613 2024年9月
-
Yawning and Its Temperature-Dependent Modulation in Leopard Geckos. 査読有り
Kotake KT, Yamaguchi ST, Mukai Y, Zhou Z, Norimoto H
Zoological science 42 巻 ( 1 ) 2024年9月
-
Microglia mediate the increase in slow-wave sleep associated with high ambient temperature. 査読有り Open Access
Hatori S, Matsui F, Zhou Z, Norimoto H
The journal of physiological sciences : JPS 74 巻 ( 1 ) 頁： 37 2024年7月
-
CSF1R inhibitor PLX3397 depletes microglia in Mongolian gerbil Meriones unguiculatus, but not in syrian hamster Mesocricetus auratus 査読有り Open Access
Ren Y. Sato, Yumin Zhang, Koki T. Kotake, Hiraku Onishi, Shiho Ito, Hiroaki Norimoto, Zhiwen Zhou
Journal of Pharmacological Sciences 155 巻 ( 2 ) 頁： 29 - 34 2024年6月
-
Circadian control of sleep-related neuronal activity in lizards. 査読有り Open Access
Sho T Yamaguchi , Sena Hatori , Koki T Kotake , Zhiwen Zhou , Kazuhiko Kume , Sam Reiter , Hiroaki Norimoto
PNAS nexus 3 巻 ( 1 ) 頁： pgad481 2024年1月
-
Circadian control of sleep-related neuronal activity in lizards. 査読有り 国際誌
Sho T Yamaguchi, Sena Hatori, Koki T Kotake, Zhiwen Zhou, Kazuhiko Kume, Sam Reiter, Hiroaki Norimoto
PNAS nexus 3 巻 ( 1 ) 頁： pgad481 2024年1月
-
Methyl vinyl ketone impairs spatial memory and activates hippocampal glial cells in mice 査読有り Open Access
Ren Y. Sato, Koki Kotake, Yumin Zhang, Hiraku Onishi, Futaba Matsui, Hiroaki Norimoto, Zhiwen Zhou
PLOS ONE 18 巻 ( 8 ) 頁： e0289714 - e0289714 2023年8月
-
Ablation of microglia does not alter circadian rhythm of locomotor activity. 査読有り 国際誌 Open Access
Futaba Matsui, Sho T Yamaguchi, Riho Kobayashi, Shiho Ito, Sakimi Nagashima, Zhiwen Zhou, Hiroaki Norimoto
Molecular brain 16 巻 ( 1 ) 頁： 34 - 34 2023年4月
-
Sleep sharp wave ripple and its functions in memory and synaptic plasticity 招待有り 査読有り Open Access
Zhiwen Zhou, Hiroaki Norimoto
Neuroscience Research 189 巻 頁： 20 - 28 2023年4月
-
Methyl vinyl ketone disrupts neuronal survival and axonal morphogenesis 査読有り
Hiromu Sugawara, Hiroaki Norimoto, Zhiwen Zhou
The Journal of Toxicological Sciences 47 巻 ( 9 ) 頁： 375 - 380 2022年
-
光活性化アデニル酸シクラーゼ(PAC)の利用によるアストロサイト機能の解明
周 至文, 池谷裕二, 小山隆太
細胞 2020年2月
-
The Astrocytic cAMP Pathway in Health and Disease 招待有り 査読有り Open Access
Zhiwen Zhou , Yuji Ikegaya , Ryuta Koyama
International journal of molecular sciences 20 巻 ( 3 ) 2019年2月
-
Structural insight into photoactivation of an adenylate cyclase from a photosynthetic cyanobacterium. 査読有り 国際誌 Open Access
Ohki M, Sugiyama K, Kawai F, Tanaka H, Nihei Y, Unzai S, Takebe M, Matsunaga S, Adachi S, Shibayama N, Zhou Z, Koyama R, Ikegaya Y, Takahashi T, Tame JR, Iseki M, Park SY
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 113 巻 ( 24 ) 頁： 6659 - 64 2016年6月
-
[Early childhood stress and neuropsychiatric disease].
Zhiwen Zhou, Cong Luo, Ryuta Koyama
Nihon yakurigaku zasshi. Folia pharmacologica Japonica 146 巻 ( 5 ) 頁： 263 - 7 2015年11月
-
[Photoactivated adenylyl cyclase, a new optogenetic tool for neurobiology].
Zhou Zhiwen, Ryuta Koyama
Nihon yakurigaku zasshi. Folia pharmacologica Japonica 146 巻 ( 2 ) 頁： 119 - 119 2015年8月
講演・口頭発表等 8
-
短期社会的隔離による神経回路の変調へのマイクログリアの関与
周至文, 伊藤詩歩, 張煜民, 乘本裕明
第29回海馬と高次脳機能学会 2022年9月
-
cAMPによる軸索分枝と伸長の分別制御
周至文, 田中謙二, 松永茂, 伊関峰生, 渡辺正勝, 松木則夫, 池谷裕二, 小山隆太
第130回日本薬理学会関東部会 2014年7月5日
-
cAMPによる軸索分枝と伸長の独立制御
周至文, 田中謙二, 松永茂, 伊関峰生, 渡辺正勝, 松木則夫, 池谷裕二, 小山隆太
第37回日本神経科学大会 2014年9月
-
Optogenetic Regulation of cAMP in Brain Cells In vivo 招待有り
Zhou, Z., Onodera, J., Hiragi, T., Andoh, M., Tanaka, F, K., Koyama, R., Ikegaya, Y.
9th Optogenetics Research Society Japan International Symposium 2017年10月
-
The Involvement of microglia in social isolation induced behavioral deficits 招待有り
Zhiwen Zhou
The NIPS Research Meeting 2024 2024年9月
-
アストロサイトの光操作による記憶の制御
周至文, 小野寺純也, 平木俊光, 安藤めぐみ, 田中譲二, 小山隆太, 池谷裕二
第92回日本薬理学会年会 2019年3月
-
光活性化アデニル酸シクラーゼによる軸索形態形成の解明
周至文, 田中謙二, 松永茂, 伊関峰生, 渡辺正勝, 松木則夫, 池谷裕二, 小山隆太
第89回日本薬理学会年会 2016年3月
-
光活性化アデニル酸シクラーゼ（PAC）の利用による脳内回路形成機構の解明
周至文, 田中謙二, 松永茂, 伊関峰生, 渡辺正勝, 松木則夫, 池谷裕二, 小山隆太
平成26年度生理学研究所研究会 「グリア細胞機能から迫る脳機能解明」 2014年10月
科研費 4
-
研究課題/研究課題番号：25K18582 2025年4月 - 2027年3月
科学研究費助成事業 若手研究
周 至文
担当区分：研究代表者
配分額：4810000円 （ 直接経費：3700000円 、 間接経費：1110000円 ）
ヒトを初めとするほとんどの社会性動物にとって、社会的相互作用の欠如はヒトや実験動物の脳機能に異常をきたすことが多数報告されている。近年、社会的孤立による神経基盤の変調が行動異常につながることが示唆されてきたが、社会的孤立が神経基盤を変調させる根本的なメカニズムは未だ解明されていない。この問いに答えるためには、神経基盤を構築する神経細胞とグリア細胞の両方に着目する必要がある。そこで、本研究は、短期の社会的孤立におけるグリア細胞と神経細胞の変化を機能・分子レベルで観察し、社会的孤立の過程における神経－グリア相互作用を明らかにすることで、社会的孤立が神経基盤と脳機能に異常をきたす原理を解明する。
-
研究課題/研究課題番号：22K15369 2022年4月 - 2025年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究
周 至文
担当区分：研究代表者
配分額：4680000円 （ 直接経費：3600000円 、 間接経費：1080000円 ）
本研究は、グリア細胞の一種であるアストロサイトに着目し、睡眠脳波の形成メカニズムとその生理的意義の解明を目指す。前半は、アストロサイトの活動を観察し、アストロサイトがどのタイミングで睡眠脳波に参加するかを調べ、アストロサイトの活動パターンと睡眠脳波の関連を探索する。後半は、アストロサイトのシグナルを操作することで、そのシグナルは睡眠脳波の発生、頻度と伝播に影響するかどうかを検証する。本研究は、睡眠脳波の発生メカニズムを、アストロサイトの視点から理解し、新規側面を明らかにすることを目的とする。
脳は睡眠時においても絶え間なく電気的なリズムを刻み、特徴的な睡眠脳波を示す。睡眠脳波は、神経細胞とグリア細胞よる電気的シグナルの総和であると考えられている。しかし、睡眠脳波が生み出されるメカニズムはまだほとんど不明であり、特にグリア細胞の関与を検討した研究は少ない。本研究は、グリア細胞に着目し、睡眠脳波の形成メカニズムとその生理的意義の解明を目指す。
今まで主にアストロサイトのin vivo cAMPイメージングを行うための実験系構築に取り込んでいた。実験系の構築が進歩しているものの、観察されるアストロサイトの状態は活性化状態であり、またセンサーの蛍光強度が弱いという問題点がある。また、自由行動下のマウスでイメージングを行った際に、装置の一部は壊れてしまい、進行が妨げられた。技術的な難点も考えて、、予備プランとしてグリア細胞の一種であるミクログリアにも着目し、ミクログリアによる概日リズム、睡眠および睡眠脳波の制御を検討した。
そこで、PLX3397というミクログリアの増殖と生存を阻害する薬物を動物の飼料に混合し、動物の自発的な行動にできるだけ影響の少ない方法でほぼ全脳のミクログリアを除去した。これにより、常温および高温環境における動物の睡眠と睡眠脳波を観察した。ミクログリアを除去し、常温の休息期（明期）で観察された睡眠量、睡眠構造および睡眠脳波の各周波数成分に有意な変化が見られなかった。しかし、高温環境で見られた睡眠量の増加はミクログリアの除去によって阻害された。ミクログリアは外部環境に応答しやすい細胞種であり、高温だけではなく、ストレスや感染などにより性質が変化する。今後は、神経疾患や末梢疾患の動物モデルにおいて、ミクログリアが睡眠を制御する可能性を検討する。これによりミクログリアが睡眠における役割をより詳細に検討する。
アストロサイトのイメージングの実験系を構築するのに必要なレーザーは中国のロックダウンによって大幅に遅れ、さらにイメージングしたところアストロサイトが活性化し、活動がうまく観察されなかった。しかし、研究の重心をミクログリアにシフトし、興味深い研究結果が得られた。
今後は研究の重心をミクログリアにシフトし、ミクログリアグリアが高温環境によって活性化するメカニズムを検討する。具体的には、RNAseqにより、常温環境と比較した際に、高温環境のミクログリアの遺伝子発現を調べる。これにより、ミクログリアにおける睡眠促進因子や覚醒促進因子の発現変化が見られるかを検証する。
また、ミクログリアを除去し、睡眠を調べた論文では、ミクログリアが持続的な覚醒を維持することが示唆されていたが、ごく最近の論文により、ミクログリアにおけるカルシウムイオンの上昇は睡眠を促進することが報告された。これらの知見を踏まえ、ミクログリアのカルシウムシグナルを2光子イメージングによって観察し、高温環境はミクログリアのカルシウムシグナル変化を調べる。
さらに、ミクログリアは温度受容体であるTRPV4受容体を発現しており、温度の上昇によってカルシウムイオンの流入を誘起する。そのため、環境温度の上昇が脳の温度を上昇させるかを赤外線カメラで確認する。脳の温度の上昇が確認された場合、ミクログリアにおいてTRPV4受容体がノックアウトされた遺伝子改変マウスを利用し、高温環境による睡眠量の増加がミクログリアのTRPV4受容体を仲介しているかを検証する。 -
アストロサイトのcAMPシグナル制御によるてんかん発作の抑制
研究課題/研究課題番号：19F19411 2019年10月 - 2022年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
池谷 裕二, ZHOU ZHIWEN
本研究は薬物によって誘起される急性てんかんモデル、および海馬硬化による慢性てんかんモデルの2つの動物モデルを用い、アストロサイトのcAMPシグナルによるてんかん発作への影響を調べた。
急性モデルの場合、てんかん誘導薬の腹腔内投与により発作を誘導した。投与するタイミングに合わせて青色光刺激をマウスの両側海馬に送り、光刺激によるアストロサイトのcAMPの上昇は発作のレベルをどのように影響したかを調べた。光刺激を受けたマウスのほとんどは重篤な発作まで至らなかった。さらも、急性モデルの場合、発作誘導後にマウスの脳を摘出し、神経細胞活動マーカーであるcFosに対する免疫染色によって光刺激、発作、または両者によって活動した海馬の神経細胞群を割り出した。
慢性てんかんモデルの場合、カイニン酸を片側海馬に投与し、海馬硬化を誘導した。3週間後に、青色光刺激でアストロサイトのcAMPレベルを海馬で上昇させ、マウスの行動変化をを観察した。結果として、光刺激を受けたマウスはてんかん発作を示した。また、同じ個体を光刺激なしの条件で行動観察した場合発作はほとんど見られていないことと、bPACを発現しないてんかんモデルマウスでは光刺激による発作が見られていないことから、発作はアストロサイトのcAMP上昇によって誘導されたと考えられる。その後、マウスの脳を摘出し、海馬硬化の程度と海馬硬化による組織学的変化を免疫染色法によって確認した。
本研究は今まで検討されていないアストロサイトのcAMPとてんかん発作の関係を初めて検証した。結果として、慢性てんかんモデルでは発作を抑制し、急性てんかんモデルでは発作を誘導することが明らかになった。これらの発見は、今までのてんかん発作の研究では注目されていなかったアストロサイトのcAMPシグナルが、てんかん発作の程度と有無を左右する重要な因子であることを示した。 -
新規の光感受性タンパク質を利用した神経回路形成メカニズムの解明
研究課題/研究課題番号：16J08137 2016年4月 - 2019年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
周 至文
担当区分：研究代表者
配分額：2800000円 （ 直接経費：2800000円 ）
本研究は、申請者が作製に携わり、有用性を検証したアストロサイト特異的に光活性化アデニル酸シクラーゼ（PAC）を発現する遺伝子改変マウスを利用し、海馬に局所的な青色光刺激を与え、海馬のアストロサイトのcAMP濃度を上昇させた場合、海馬の機能へ与える影響を調べた。本研究は、海馬が司る空間記憶およびてんかん発作感受性について検証した。
空間記憶形成時海馬アストロサイトのcAMP濃度を一時的に上昇させた場合、記憶がより長く保持され、記憶形成が促進されるという結果が得られた。一方、記憶形成した一日後に海馬アストロサイトのcAMPを上昇させた場合、記憶成績が低下し、記憶保持が阻害されるということが示唆された。そのメカニズムを検証した結果、アストロサイトのcAMP上昇によって神経細胞のNMDA受容体が活性化され、神経細胞およびシナプス可塑性が誘導されることが示唆された。この結果はアストロサイトのcAMPシグナルがタイミングによって双方向に記憶に影響することを初めて示した。そして、アストロサイトのcAMPシグナルがNMDA受容体を活性化し、神経活動およびシナプス可塑性を誘導するという新たな経路を同定した。
また、てんかん発作感受性について調べたところ、海馬アストロサイトのcAMP濃度上昇が薬物によって誘導された急性てんかん発作の程度を軽減したことを発見した。本研究はグリア細胞を急性的に操作することでてんかん発作を抑制する初めて研究となる。この発見はグリア細胞に着目することでてんかん発作の対処法または難治性てんかんの治療に進歩をもたらす可能性を秘めている。
本研究は、海馬アストロサイトのcAMPシグナルに着目し、光遺伝学的な制御によって海馬の複数の機能に影響与えることを発見した。