氏名

イトウ エツロウ

伊藤 悦朗

職名

教授

所属

(教育学部)

連絡先

メールアドレス

メールアドレス
eito@waseda.jp

住所・電話番号・fax番号

住所
〒162-8480東京都 新宿区若松町2-2 早稲田大学 先端生命医科学センター

URL等

WebページURL

http://www.f.waseda.jp/eito/index.html

研究者番号
80203131
ORCID ID
0000-0002-1877-6566

本属以外の学内所属

兼担

理工学術院(大学院先進理工学研究科)

学内研究所等

医療レギュラトリ―サイエンス研究所

研究所員 2017年-

理工学術院総合研究所(理工学研究所)

兼任研究員 2018年-

ライフサポートイノベーション研究所

研究所員 2016年-2019年

ライフサポートイノベーション研究所

研究所員 2019年-

学歴・学位

学歴

1984年04月-1989年03月 早稲田大学  大学院理工学研究科 物理学及応用物理学専攻

受賞

日本動物学会 学会賞

2017年09月授与機関:日本動物学会

取材ガイド

カテゴリー
総合生物
専門分野
分析化学(生物系)、老化、神経生物学
キーワード
超高感度タンパク質測定法、スローエイジング、無脊椎動物の学習記憶機構

論文

Relationship between the grades of a learned aversive-feeding response and the dopamine contents in Lymnaea

Aonuma, Hitoshi;Kaneda, Mugiho;Hatakeyama, Dai;Watanabe, Takayuki;Lukowiak, Ken;Ito, Etsuro

BIOLOGY OPEN5(12)p.1869 - 18732016年-2016年

DOIWoS

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ISSN:2046-6390

Two strains of Lymnaea stagnalis and the progeny from their mating display differential memory-forming ability on associative learning tasks

Sunada, Hiroshi; Totani, Yuki; Nakamura, Ryota; Sakakibara, Manabu; Lukowiak, Ken; Ito, Etsuro; Ito, Etsuro; Ito, Etsuro; Ito, Etsuro; Ito, Etsuro

Frontiers in Behavioral Neuroscience112017年09月-2017年09月 

DOIScopus

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ISSN:16625153

概要:© 2017 Sunada, Totani, Nakamura, Sakakibara, Lukowiak and Ito. The pond snail Lymnaea stagnalis learns and forms long-term memory (LTM) following both operant conditioning of aerial respiratory behavior and classical conditioning of taste aversive behavior. In the present study, we examined whether there are interstrain differences in the ability to form LTM following these two types of conditioning. A strain of Lymnaea (TC1) collected in Alberta, Canada exhibits superior memory-forming ability following aerial respiratory operant conditioning compared to a laboratory-reared strain of Lymnaea from Netherlands known as the Dutch strain. We asked whether the offspring of the Canadian TC1 and Dutch snails (i.e., filial 1 (F 1 ) cross snails) would have the superior memory ability and found, rather, that their memory ability was average like the Dutch snails. That is, the Canadian TC1 snails have superior ability for LTM formation following aerial respiratory operant conditioning, but the Dutch and the generated F 1 cross have average ability for memory forming. We next examined the Canadian TC1, Dutch and F 1 cross snails for their ability to learn and form memory following conditioned taste aversion (CTA). All three populations showed similar associative CTA responses. However, both LTM formation and the ratio of good-to-poor performers in the memory retention test were much better in the Dutch snails than the Canadian TC1 and F 1 cross snails. The memory abilities of the Canadian TC1 and F 1 cross snails were average. Our present findings, therefore, suggest that snails of different strains have different memory abilities, and the F 1 cross snails do not inherit the memory ability from the smart strain. To our knowledge, there have been a limited number of studies examining differences in memory ability among invertebrate strains, with the exception of studies using mutant flies.

Cerebral giant cells are necessary for the formation and recall of memory of conditioned taste aversion in Lymnaea

Sunada, Hiroshi; Lukowiak, Ken; Ito, Etsuro; Ito, Etsuro

Zoological Science34(1)p.72 - 802017年02月-2017年02月 

DOIScopus

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ISSN:02890003

概要:© 2017 Zoological Society of Japan. The pond snail Lymnaea stagnalis can acquire conditioned taste aversion (CTA) as a long-term memory. CTA is caused by the temporal pairing of a stimulus, such as sucrose (the conditioned stimulus; CS), with another stimulus, such as electric shock (the unconditioned stimulus; US). Previous studies have demonstrated changes in both cellular and molecular properties in a pair of neurons known as the cerebral giant cells (CGCs), suggesting that these neurons play a key role in CTA. Here we examined the necessity of the pair of CGC somata for the learning, memory formation and memory recall of CTA by using the soma ablation technique. There was no difference in the feeding response elicited by the CS before and after ablation of the CGC somata. Ablation of the CGC somata before taste-aversion training resulted in the learning acquisition, but the memory formation was not observed 24 h later. We next asked whether memory was present when the CGC somata were ablated 24 h after taste-aversion training. The memory was present before performing the somata ablation. However, when we tested snails five days after somata ablation, the memory recall was not present. Together the data show that: 1) the somata of the CGCs are not necessary for learning acquisition; 2) the somata are necessary for memory formation; and 3) the somata are necessary for memory recall. That is, these results demonstrate that the CGCs function in the long-term memory of CTA in Lymnaea.

Weak involvement of octopamine in aversive taste learning in a snail

Aonuma, Hitoshi; Aonuma, Hitoshi; Kaneda, Mugiho; Hatakeyama, Dai; Watanabe, Takayuki; Lukowiak, Ken; Ito, Etsuro; Ito, Etsuro; Ito, Etsuro; Ito, Etsuro

Neurobiology of Learning and Memory141p.189 - 1982017年05月-2017年05月 

DOIScopus

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ISSN:10747427

概要:© 2017 Elsevier Inc. The pond snail Lymnaea stagnalis is capable of learning taste aversion by pairing presentations of a sucrose solution and an electric shock and consolidating it into long-term memory (LTM), which is referred to as conditioned taste aversion (CTA). We asked here if the neurotransmitter octopamine is involved in CTA. We first determined the levels of octopamine and its catabolites in the central nervous system (CNS) of snails with varying degrees of food deprivation, because CTA grades are correlated with degrees of food deprivation. We next manipulated the octopamine signaling using both an agonist and an antagonist of octopamine receptors and correlated their respective effects with CTA grades. We found that snails with the least amount of food-deprivation obtained the best CTA grade and had low levels of octopamine; whereas the most severely food-deprived snails did not form CTA and had the highest CNS octopamine levels. In modestly food-deprived snails, octopamine application increased the basal level of feeding response to a sucrose solution, and it did not obstruct CTA formation. Application of phentolamine, an octopamine receptor antagonist, to the most severely food-deprived snails decreased the basal level of feeding elicited by sucrose, but it did not enhance CTA formation. We conclude that octopamine involvement in CTA formation in Lymnaea is at best weak, and that the changes in CNS octopamine content are an epiphenomenon.

Participation of androgen and its receptor in sex determination of an amphibian species

Oike, Akira; Kodama, Maho; Yasumasu, Shigeki; Yamamoto, Takashi; Nakamura, Yoriko; Ito, Etsuro; Nakamura, Masahisa

PLoS ONE12(6)2017年06月-2017年06月 

PubMedDOIScopus

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概要:© 2017 Oike et al. This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author and source are credited. Introduction In the Japanese frog Rana (R.) rugosa the androgen receptor (AR) gene on theWchromosome (W-AR) is barely expressed. Previously we showed that incomplete female-to-male sex-reversal occurred in Z-AR transgenic female frogs. To date, however, there is no report showing that AR with androgens can determine genetically programed male sex fate in any vertebrate species. Here, we examined whether AR together with androgens functions as a sex determinant in an amphibian species. Methods To examine whether complete female-to-male sex-reversal occurs in R. rugosa frogs, we produced AR-transgenic (Tg) and -knockdown (KD) female R. rugosa frogs by the I-SceI meganuclease-mediated gene trap and CRISPR/Cas9 system, respectively. AR-Tg and -KD tadpoles were reared in water containing testosterone (T) at 0 to 7.1 ng/ml. Frozen sections were prepared from the gonads of metamorphosed frogs and immunostained for laminin, Vasa, Pat1a, CYP17 and AR. We also employed PCR analysis to examine Dmrt1, Pat1a and CYP17 expression in the gonads of KD and placebo-KD female frogs. Results Complete female-to-male sex-reversal occurred in the AR-Tg ZW female frogs when a low dosage of T was supplied in the rearing water of tadpoles. However, no sex-reversal was observed in AR-KD ZW female frogs when the gonads were treated with dosages of T high enough to induce complete female-to-male sex-reversal even in wild type frogs. Discussion These results suggest that AR with its androgen ligand functions as a male sex-determinant in the ZW type R. rugosa frogs.

Pharmacological effects of cannabinoids on learning and memory in Lymnaea

Sunada, Hiroshi; Sunada, Hiroshi; Watanabe, Takayuki; Hatakeyama, Dai; Lee, Sangmin; Forest, Jeremy; Sakakibara, Manabu; Ito, Etsuro; Ito, Etsuro; Lukowiak, Ken

Journal of Experimental Biology220(17)p.3026 - 30382017年09月-2017年09月 

DOIScopus

詳細

ISSN:00220949

概要:© 2017. Published by The Company of Biologists Ltd. Cannabinoids are hypothesized to play an important role in modulating learning andmemory formation. Here,we identifiedmRNAs expressed in Lymnaea stagnalis central nervous system that encode two G-protein-coupled receptors (Lymnaea CBr-like 1 and 2) that structurally resemble mammalian cannabinoid receptors (CBrs). We found that injection of a mammalian CBr agonist WIN 55,212-2 (WIN 55) into the snail before operant conditioning obstructed learning and memory formation. This effect of WIN 55 injection persisted for at least 4 days following its injection. A similar obstruction of learning and memory occurred when a severe traumatic stimulus was delivered to L. stagnalis. In contrast, injection of a mammalian CBr antagonist AM 251 enhanced long-term memory formation in snails and reduced the duration of the effects of the severe traumatic stressor on learning and memory. Neither WIN 55 nor AM 251 altered normal homeostatic aerial respiratory behaviour elicited in hypoxic conditions. Our results suggest that putative cannabinoid receptors mediate stressful stimuli that alter learning and memory formation in Lymnaea. This is also the first demonstration that putative CBrs are present in Lymnaea and play a key role in learning and memory formation.

Semiempirical Calculation of Force Constants of Stretching Vibrations in Excited States of Retinal and Its Related Compounds

Suzuki Hideo;Ito Etsuro;Sugimoto Tohru

Journal of the Physical Society of Japan54(12)

CiNii

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ISSN:0031-9015

Theory of Retinal and Its Related Compounds by the Extended INDO-CI Method Taking Account of the Change in Bond Lengths in Consistence with Electronic States

Sugimoto Tohru;Ito Etsuro;Suzuki Hideo

Journal of the Physical Society of Japan57(4)

CiNii

詳細

ISSN:0031-9015

Semiempirical Calculations of Force Constants for Torsional and Stretching Vibrations in Excited States of Retinal and Its Related Comounds

Ito Etsuro;Kikuchi Hiroto;Suzuki Hideo

Journal of the Physical Society of Japan57(5)

CiNii

詳細

ISSN:0031-9015

An Extended INDO-CI Study on Protonated Retinal Schiff-Base

Sugimoto Tohru;Kishi Yoshio;Ito Etsuro;Suzuki Hideo

Journal of the Physical Society of Japan59(10)

CiNii

詳細

ISSN:0031-9015

外部研究資金

科学研究費採択状況

研究種別:

脳内インスリンによる学習記憶機構の調節

2013年-0月-2016年-0月

配分額:¥17680000

研究種別:

学習による脳内単一神経細胞内でのcAMP濃度上昇の測定

2012年-0月-2014年-0月

配分額:¥4030000

研究種別:

タンパク質の超高感度定量法の開発とその定量から理解する動物行動の変容

配分額:¥3100000

研究種別:

学習行動に対するメチル化シトシン結合能を持つ転写共役因子の分子機構の解明

配分額:¥3302000

研究種別:

社会性適応のための行動変容機構の研究

配分額:¥9500000

研究種別:

単一ニューロン内の転写・翻訳機構から解明する動物行動の変容機構

配分額:¥17940000

研究種別:

社会性適応のための脳システム変容機構の研究

配分額:¥9300000

研究種別:

単一細胞定量解析法によるmRNAおよびタンパク質の量的ダイナミクス計測

配分額:¥3400000

研究種別:

統合行動生物学の構築を目指した特定領域研究の準備調査

配分額:¥3500000

研究種別:

単一神経細胞内の転写因子の量的変化から解明する動物行動の変容機構

配分額:¥15400000

研究種別:

三次構造からタンパク質の構造変化を予測するための理論の確立

配分額:¥5100000

研究種別:

三次構造からタンパク質の構造変化を予測するための理論の確立

配分額:¥5200000

研究種別:

生物の階層性を重視した学習・記憶機構の研究

配分額:¥4200000

研究種別:

サケの産卵回遊制御の分子形態学的基盤

配分額:¥14800000

研究種別:

神経回路形成に伴うミエリン鞘形成過程での神経情報伝達系の解析

配分額:¥5800000

研究種別:

学習の生物学的基盤に関する総合的研究

配分額:¥3400000

研究種別:

神経ホルモンによるサケの産卵回遊制御の分子機構

配分額:¥117000000

研究種別:

記憶・学習特異的に発現する最初期遺伝子の解析

配分額:¥3300000

研究種別:

味覚嫌悪学習機構における必要十分条件の探索

配分額:¥2000000

研究種別:

培養神経回路網での学習系の確立と,その情報伝達効率変化の可視化システムの開発

配分額:¥1800000

学内研究制度

特定課題研究

脳内インスリンは薬か?毒か?

2017年度

研究成果概要:淡水産巻貝であるモノアラガイは、味覚嫌悪学習が習得でき、それが長期記憶として保持される。この機構にはインスリンとセロトニンの両方の反応過程が関わっていることが、我々の先行研究から示唆されてきた。そこで本研究では両者の関係を調べたと...淡水産巻貝であるモノアラガイは、味覚嫌悪学習が習得でき、それが長期記憶として保持される。この機構にはインスリンとセロトニンの両方の反応過程が関わっていることが、我々の先行研究から示唆されてきた。そこで本研究では両者の関係を調べたところ、(1)弱い飢餓時には味覚嫌悪学習の成績が良く、かつ脳内のセロトニンレベルは低くなっていること、(2)強い飢餓時には味覚嫌悪学習は成立せず、かつ脳内のセロトニンレベルが高くなっていること、(3)強い飢餓時の動物の脳内にインスリンを注入すると、セロトニンレベルが下がり、そして味覚嫌悪学習が改善されることが分かった。

脳内インスリンは薬か?毒か?

2016年度

研究成果概要:脊椎動物でも無脊椎動物でも、その脳内でインスリンがはたらくことが、近年わかってきた。ただし、このインスリンが学習記憶機構に対して「増強」としてはたらくのか、または「減弱」としてはたらくのかは、不明な点が多い。本研究では、学習記憶研...脊椎動物でも無脊椎動物でも、その脳内でインスリンがはたらくことが、近年わかってきた。ただし、このインスリンが学習記憶機構に対して「増強」としてはたらくのか、または「減弱」としてはたらくのかは、不明な点が多い。本研究では、学習記憶研究で永年使用されてきている軟体動物モノアラガイを用いて、①インスリンのシグナルカスケードとセロトニンカスケードが長期記憶形成において拮抗的にはたらくことが明らかとなった。また、②転写因子CREBのシグナルカスケード、ならびにそれに続くCRTCのシグナルカスケードの研究を開始することができた。なお本研究は、同一課題にて特定課題(新任の教員等)でも研究が遂行された。

脳内インスリンは薬か?毒か?

2016年度

研究成果概要:  脊椎動物でも無脊椎動物でも、その脳内でインスリンがはたらくことが、近年わかってきた。ただし、このインスリンが学習記憶機構に対して「増強」としてはたらくのか、または「減弱」としてはたらくのかは、不明な点が多い。本研究で...  脊椎動物でも無脊椎動物でも、その脳内でインスリンがはたらくことが、近年わかってきた。ただし、このインスリンが学習記憶機構に対して「増強」としてはたらくのか、または「減弱」としてはたらくのかは、不明な点が多い。本研究では、学習記憶研究で永年使用されてきている軟体動物モノアラガイを用いて、①インスリンのシグナルカスケードとセロトニンカスケードが長期記憶形成において拮抗的にはたらくことが明らかとなった。また、②転写因子CREBのシグナルカスケード、ならびにそれに続くCRTCのシグナルカスケードの研究を開始することができた。なお本研究は、同一課題にて特定課題Bでも研究が遂行された。

軟体動物の学習記憶機構におけるストレスと内因性カンナビノイド受容体の役割

2016年度

研究成果概要:  過度のストレスから解放されると、動物の学習成績が改善されるのか?この問題を神経生物学で永く利用されている軟体動物モノアラガイで調べた。ストレスからの解放はカンナビノイドの投与によって得た。ほ乳類の脳内には内在性カンナ...  過度のストレスから解放されると、動物の学習成績が改善されるのか?この問題を神経生物学で永く利用されている軟体動物モノアラガイで調べた。ストレスからの解放はカンナビノイドの投与によって得た。ほ乳類の脳内には内在性カンナビノイドならびにその受容体が存在する。一方、無脊椎動物はストレスや学習の研究に十分利用可能であるが、それらの存在は不明であった。そこで軟体動物モノアラガイを用いて受容体の存在を調べたところ、ほ乳類と相同な受容体が見つかった、さらには学習行動やストレスが及ぼす影響に対して、カンナビノイド受容体のアゴニスト・アンタゴニストがどのように関与するのかを調べる実験も開始することができた。

非増幅・迅速・簡便核酸測定法の開発

2017年度共同研究者:山角薪之介, 長 寛貴

研究成果概要:我々は超高感度なタンパク測定ELISA法を開発した実績があり、今回は、さらにこの測定系を拡張するために、今までにない核酸検出に取り組んだ。それは「核酸の増幅を必要としない」超高感度核酸測定の実現である。本研究では、結核菌群に特異的...我々は超高感度なタンパク測定ELISA法を開発した実績があり、今回は、さらにこの測定系を拡張するために、今までにない核酸検出に取り組んだ。それは「核酸の増幅を必要としない」超高感度核酸測定の実現である。本研究では、結核菌群に特異的に存在するタンパク質MPB64の1本鎖を用い、かつコントロールとして非結核菌群を用いた。結果として、MPB64の1本鎖に対して、3.7 × 10^5 copies/assay(すなわち4.2 × 10^3 copies/μL)の測定に成功し、また非結核菌群は測定に掛らなかった。すなわち予定通りに、 非増幅・迅速・簡便核酸測定法の開発に成功した。

獲得形質遺伝の可能性探索

2018年度

研究成果概要:親の獲得形質は子に遺伝するのか?この問題をモノアラガイのオランダとカナダの系統ならびにそれらのF1を用い、2つの学習を施して研究した。また、セロトニンとドーパミンの脳内濃度を測定した。味覚嫌悪学習ではオランダが他よりも優秀で、脳内...親の獲得形質は子に遺伝するのか?この問題をモノアラガイのオランダとカナダの系統ならびにそれらのF1を用い、2つの学習を施して研究した。また、セロトニンとドーパミンの脳内濃度を測定した。味覚嫌悪学習ではオランダが他よりも優秀で、脳内セロトニン量も有意な差があった。呼吸オペラント学習ではカナダが他よりも優秀で、かつドーパミン濃度も有意に異なっていた。一方で、成績が良いまたは悪い系統内での子孫について、味覚嫌悪学習での鍵刺激となるショ糖への応答性を調べたところ、どちらの子孫でも有意な差はなかった。すなわち、優秀な系統とそうでない系統は存在するものの、その機構解明は今後の課題となった。

現在担当している科目

科目名開講学部・研究科開講年度学期
物理学実験I教育学部2019春学期
物理学実験II教育学部2019秋学期
生物学演習教育学部2019通年
生物学実験V教育学部2019通年
生物学特殊演習 H教育学部2019通年
生物物理学教育学部2019秋学期
物理学I-1教育学部2019春学期
修士論文(生命理工)大学院先進理工学研究科2019通年
Research on Physicobiology大学院先進理工学研究科2019通年
物理生物学研究大学院先進理工学研究科2019通年
総合生命理工学特論A大学院先進理工学研究科2019春学期
Integrative Bioscience and Biomedical Engineering A大学院先進理工学研究科2019春学期
総合生命理工学特論A大学院先進理工学研究科2019春学期
Physicobiology大学院先進理工学研究科2019春学期
物理生物学特論大学院先進理工学研究科2019春学期
Seminar on Physicobiology A大学院先進理工学研究科2019春学期
物理生物学演習A大学院先進理工学研究科2019春学期
Seminar on Physicobiology B大学院先進理工学研究科2019秋学期
物理生物学演習B大学院先進理工学研究科2019秋学期
Seminar on Physicobiology C大学院先進理工学研究科2019春学期
物理生物学演習C大学院先進理工学研究科2019春学期
Seminar on Physicobiology D大学院先進理工学研究科2019秋学期
物理生物学演習D大学院先進理工学研究科2019秋学期
Master's Thesis (Department of Integrative Bioscience and Biomedical Engineering)大学院先進理工学研究科2019通年
物理生物学研究大学院先進理工学研究科2019通年