バイオサイエンス学科／遺伝子生命科学コース

水上 民夫（みずかみ・たみお）
Tamio Mizukami

専門分野／抗がん剤創薬、遺伝子科学

職位：研究部長、産官学共同研究・事業開発センター長、教授
学位：農学博士（京都大学）

• 京都大学大学院農学研究科修士課程修了
• 米国NIH客員研究員、協和発酵工業㈱東京研究所主任研究員等を歴任

研究テーマ

1980年代のヒトがん遺伝子やがん抑制遺伝子の発見により、がんが遺伝子疾患であることが証明され、それ以来、がん遺伝子産物を標的とした抗がん 剤の創薬が活発に進められてきました。特に過去10年間、がん遺伝子産物などをターゲットとする分子標的抗がん剤の開発は大きな成功を収め、現在世界で 20を超えるがん分子標的治療薬が承認されています。本研究室では抗がん剤創薬を研究主題とし、創薬標的遺伝子や創薬リード化合物の探索・同定技術の開 発、またがん遺伝子産物のような、細胞がん化の原因分子をターゲットとする分子標的抗がん剤の創薬を展開しています。

（1）"ヒト化酵母"技術による新規創薬標的の同定と阻害剤開発

　ヒトゲノムの解明により多数の機能未知遺伝子の存在が明らかとなりました。本テーマは、ケミカルバイオロジーの手法を用いて、これらの機能未知タ ンパク質から創薬標的を選抜し、その阻害剤を同定することによって、医薬品開発に繋げることを目的としています。そのための実験ツールとして、ヒト遺伝子 を発現させた出芽酵母（ヒト化酵母）を利用しています。本​システムにより最近同定したタンパク質は、モータータンパク質のダイナクチンとの相互作用が判 明し、dynAP (dynactin-associated protein)と命名しました。dynAPは多数のヒトがん細胞株で発現する一方、正常細胞株では発現が見られませんでした。またdynAPの過剰発現 は、抗アポトーシス因子であるAktを活性化し、同定した阻害剤は、Aktを不活性化しdynAPの発現依存的にアポトーシスを誘導するという興味深い結 果を得ました。これらの結果は、dynAP の抗がん創薬標的としての重要性と"ヒト化酵母"技術の創薬システムにおける有用性を示すものと考えています。

（2）ヒ​ス​ト​ン​メ​チ​ル​化​修​飾​を​標​的​と​す​る​エ​ピ​ジ​ェ​ネ​テ​ィ​ク​ス​制​御​創​薬

　エ​ピ​ジ​ェ​ネ​テ​ィ​ク​ス​異常は多くのがんで認められ、新世代の分子標的抗がん剤の創薬標的として重要であると考えています。中でも がん選択的に遺伝子の発現亢進や増幅が観察されているヒストン脱メチル化酵素（HDM）のLSD1やGASC1を標的として阻害剤の開発に取組み、最近複 数のリード化合物の同定に成功しています。今後これらの阻害剤リード化合物を短期間で効率的に臨床試験へと到達させるために、現在、バイオマーカーの活用 など、POC（コンセプト証明）重視の創薬を実践しています。

Topics of research

Research and development of anticancer drugs targeting causative molecules of tumorigenesis have been actively promoted since discovery of human oncogenes in 1980s. The innovative molecular-targeted drugs such as Trastuzumab and Imatinib are typical fruits of the efforts for the past decade. Methodology developments and achievements of genomics research including completion of the human genome sequencing in 2003 are drastically changing the drug discovery system for cancer. Cancer medicine now enters an era of personalized medicine in which characteristics of a cancer and individual constitution of a patient are reflected in the therapeutic treatment. Utilization of biomarkers is an important issue for this personalized medicine. It is strongly pointed out that the action of a drug on its target should be validated at the early phase of clinical trials in view of the "proof of concept (POC)" in order to increase the success rate of drug discovery. In accordance with the recent oncology R&D trend, Mizukami's laboratory is aiming to explore fundamental technologies for drug discovery system and to discover novel cancer-causing genes and develop a new generation of molecular-targeted anticancer agents. Below are listed a few of recent research topics in this laboratory.

Topic-1: GEX1A is a microbial product with antitumor activity. By using a series of photoaffinity-labeling derivatives of GEX1A, we found that GEX1A targeted SAP155 protein, a subunit of SF3b responsible for pre-mRNA splicing. GEX1A serves as a novel splicing inhibitor that specifically impairs the SF3b function by binding to SAP155 (Hasegawa M. et. al, ACS Chem. Biol. 6, 229-233 (2011)).

Topic-2: A human C18orf26 protein was designated dynAP (dynactin-associated protein) because of its interaction with dynactin subunits that comprised a microtubule-based motor protein complex. This protein was expressed in half of human cancer cell lines but barely in normal human fibroblasts tested. Importantly, the expression of dynAP activated Akt, whereas knockdown of dynAP abolished this activation. The ergosterol-related compounds identified by the yeast cell-based high-throughput screen abrogated activation of Akt and induced apoptosis in a dynAP-dependent manner. dynAP can be a new target for cancer therapy, and the selected chemicals are useful for developing a new class of anticancer drugs. (Kunoh T. et. al, Mol Cancer Ther. 9, 2934-2942 (2010)).

Topic-3: Selective inhibitors of Jumonji domain-containing protein (JMJD) histone demethylases are candidate anticancer agents. On the basis of the crystal structure of JMJD2A and a homology model of JMJD2C, we designed and prepared a series of hydroxamate analogues bearing a tertiary amine. Enzyme assays using JMJD2C, JMJD2A, and prolyl hydroxylases revealed that hydroxamate analogue 8 is a potent and selective JMJD2 inhibitor, showing 500-fold greater JMJD2C-inhibitory activity and more than 9100-fold greater JMJD2C-selectivity compared with the lead compound N-oxalylglycine. (Hamada S. et. al, J. Med. Chem. 53, 5629-5638 (2010)).

主な業績論文等

1. Sekigawa M, Kunoh T, Wada S, Mukai Y, Ohta S, Goshima N, Sasaki R, Mizukami T: Comprehensive Screening of Human Genes with Inhibitory Effects on Yeast Growth and Validation of a Yeast Cell-Based System for Screening Chemicals. J Biomol Screen. 15, 368-378 (2010)
2. Ueda R, Suzuki T, Mino K, Tsumoto H, Nakagawa H, Hasegawa M, Sasaki R, Mizukami T, Miyata N: Identification of cell-active lysine specific demethylase 1-selective inhibitors. J. Am. Chem. Soc. 131, 17536-17537 (2009)
3. Nakai R, Ishida H, Asai A, Ogawa H, Yamamoto Y, Kawasaki K, Akinaga S, Mizukami T, Yamashita Y: Novel Telomerase Inhibitors Identified by a Forward Chemical Genetics Approach Using a Yeast Strain with Shortened Telomere Length. Chem. Biol. 13, 183-190 (2006)
4. Mizukami T, Fuerst TR, Berger EA, Moss B : Binding region for human immunodeficiency virus（HIV）and epitopes for HIV-blocking monoclonal antibodies of the CD4 molecule defined by site-directed mutagenesis. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A 85, 9273-9277（1988）
5. Chaudhary VK, Mizukami T, Fuerst TR, FitzGerald DJ, Moss B, Pastan I, Berger EA Selective killing of HIV-infected cells by recombinant human CD4-Pseudomonas exotoxin hybrid protein. Nature 335,369-372（1988）