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Development of integrated diagnosis for genetic analysis and artificial intelligence image analysis for heterogeneity of brain tumors

Research Project

Project/Area Number 20K07385
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 49020:Human pathology-related
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

Ishida Yusuke  北海道大学, 医学研究院, 客員研究員 (80649088)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords人体病理 / 病理診断 / がん遺伝子診断 / 人工知能 / 画像解析 / 機械学習 / 原発性脳腫瘍 / 脳腫瘍 / 遺伝子解析
Outline of Research at the Start

脳腫瘍を顕微鏡で観察すると、同じような異常細胞だけが増えているもののほか、部分ごとに違う細胞が増えているように見えるものや、複数の種類の細胞がまじりあって増えているように見えるものがあります。このときに、違うように見える細胞には、違う遺伝子変異があり、悪性度や治療への反応性がそれぞれに違うのか、あるいは実は同じ細胞の形が違うだけなのかはよくわかっていません。この研究では、人工知能で形の違いを抽出して、それぞれの細胞の種類ごとに違う遺伝子変異があるのか、もしあればその違いはどんな変異によるのかを調べます。

Outline of Final Research Achievements

We developed a model to predict whether the region is closer to pilocytic astrocytoma (PA) or xanthoastrocytoma multiforme (PXA) by learning the histologic images of PA and PXA, for which existing genetic information is known by artificial intelligence image analysis. For tumors for which actual genetic information is unknown, the model was applied to detect either the KIAA1549-BRAF fusion gene in PA or the BRAF V600E mutation in PXA, but the small number of cases did not provide significant results or contribution to practical use.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

PAおよびPXAはいずれか特徴的な所見を有していることが知られているが、実際の病理組織診断において類似した組織像で特徴が認識しにくいことも多く、遺伝子情報なしには診断に苦慮することも多いが、これらを人工知能画像解析を用いて画像情報から診断しうるモデルを開発したことで、実際の臨床へのフィードバックあるいは開発経験を生かしてそれ以外の種類の組織像にも対応するモデルを改めて開発するなどの広がりが期待できる結果だった。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (2 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Machine Learning Algorithms: Prediction and Feature Selection for Clinical Refracture after Surgically Treated Fragility Fracture2022

    • Author(s)
      Shimizu Hirokazu、Enda Ken、Shimizu Tomohiro、Ishida Yusuke、Ishizu Hotaka、Ise Koki、Tanaka Shinya、Iwasaki Norimasa
    • Journal Title

      Journal of Clinical Medicine

      Volume: 11 Issue: 7 Pages: 2021-2021

    • DOI

      10.3390/jcm11072021

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Loss of H3K27 trimethylation is frequent in IDH1-R132H but not in non-canonical IDH1/2 mutated and 1p/19q codeleted oligodendroglioma: a Japanese cohort study2021

    • Author(s)
      Habiba Umma、Sugino Hirokazu、Yordanova Roumyana、Ise Koki、Tanei Zen-ichi、Ishida Yusuke、Tanikawa Satoshi、Terasaka Shunsuke、Sato Ken-ichi、Kamoshima Yuuta、Katoh Masahiko、Nagane Motoo、Shibahara Junji、Tsuda Masumi、Tanaka Shinya
    • Journal Title

      Acta Neuropathologica Communications

      Volume: 9 Issue: 1 Pages: 95-95

    • DOI

      10.1186/s40478-021-01194-7

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Aberrant expression of MYD88 via RNA‐controlling CNOT4 and EXOSC3 in colonic mucosa impacts generation of colonic cancer2021

    • Author(s)
      Tsuda Masumi、Noguchi Misa、Kurai Tsuyoshi、Ichihashi Yuji、Ise Koki、Wang Lei、Ishida Yusuke、Tanino Mishie、Hirano Satoshi、Asaka Masahiro、Tanaka Shinya
    • Journal Title

      Cancer Science

      Volume: 112 Issue: 12 Pages: 5100-5113

    • DOI

      10.1111/cas.15157

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Prognostic role of H3K27M mutation, histone H3K27 methylation status, and EZH2 expression in diffuse spinal cord gliomas2020

    • Author(s)
      Ishi Yukitomo、Takamiya Soichiro、Seki Toshitaka、Yamazaki Kazuyoshi、Hida Kazutoshi、Hatanaka Kanako C.、Ishida Yusuke、Oda Yoshitaka、Tanaka Shinya、Yamaguchi Shigeru
    • Journal Title

      Brain Tumor Pathology

      Volume: 37 Issue: 3 Pages: 81-88

    • DOI

      10.1007/s10014-020-00369-9

    • NAID

      120007099148

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 前立腺癌に対する生検組織画像に関する機械学習モデルの構築およびPSAあるいは炎症マーカー検査との連携2020

    • Author(s)
      石田 雄介 、武井 英博 、田中 伸哉
    • Organizer
      第67回日本臨床検査医学会学術集会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] ワークショップ1-3 病理組織診断と人工知能:腫瘍組織画像とゲノム情報に基づ くannotation の統合と実践2020

    • Author(s)
      石田 雄介
    • Organizer
      第52回日本臨床分子形態学会総会・学術集会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Invited

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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