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Development of a new diagnostic method for lung cancer using artificial intelligence and metabolome analysis

Research Project

Project/Area Number 20K09171
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 55040:Respiratory surgery-related
Research InstitutionTokyo Medical University

Principal Investigator

Kajiwara Naohiro  東京医科大学, 医学部, 教授 (70343514)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 杉本 昌弘  慶應義塾大学, 政策・メディア研究科(藤沢), 教授 (30458963)
池田 徳彦  東京医科大学, 医学部, 主任教授 (70246205)
垣花 昌俊  東京医科大学, 医学部, 准教授 (90366112)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2025-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywordsメタボローム解析 / 人工知能 / メタボローム
Outline of Research at the Start

肺癌において単一マーカーあるいは数個のマーカーの組み合わせだけでの病態評価や治療効果予測には限界があり、より多くの生体情報を活用して個々の病態を個別に評価できる指標開発が必要である。特に肺癌の術後補助および再発・転移治療の決定には、癌の多様性を正確に評価した個々の特徴と治療方針が重要となる。
肺癌患者に特異的な代謝変化をプロファイリングし、機械学習(人工知能)によりそのパターンの解析を行い、臨床情報も加味して統合的な疾患評価の数理モデルの開発を行うことで、人工知能とメタボローム解析を用いた肺癌の新規診断方法の開発を行っていく。

Outline of Final Research Achievements

For the early detection of lung cancer, it is important to develop screening techniques that are highly accurate and less physically demanding. We have previously studied metabolic alterations specific to cancer by comprehensively examining metabolites in various cancers. In this study, we investigated the metabolic abnormalities occurring in lung cancer tissues. We also found metabolites showing consistent abnormalities in body fluids. In blood and saliva, several metabolites exhibited variations consistent with the metabolic abnormalities found in the tissues. These metabolites can be candidates for biomarkers. Machine learning was used to evaluate the ability to combine these biomarkers combinations to detect lung cancer patients.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

肺がん患者の様々な臨床データの情報によって、代謝物マーカーの物質がどのような影響を受けるのかを調べることで、長期予後のさらなる解析により、組織検体の中でみられている代謝の異常が予後の予測因子として解析される可能性が示唆される。その結果をふまえて将来的に個人ごとに必要な治療方針を予測する「先回り医療」のシステムを確立する基礎的な研究が実を結ぶ可能性が示唆されるものである。

Report

(6 results)
  • 2024 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 3 results) Presentation (12 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Metabolomics Profiles Alterations in Cigarette Smokers and Heated Tobacco Product Users2024

    • Author(s)
      Harada Sei、Ohmomo Hideki、Matsumoto Minako、Sata Mizuki、Iida Miho、Hirata Aya、Miyagawa Naoko、Kuwabara Kazuyo、Kato Suzuka、Toki Ryota、Edagawa Shun、Sugiyama Daisuke、Sato Asako、Hirayama Akiyoshi、Sugimoto Masahiro、Soga Tomoyoshi、Tomita Masaru、Shimizu Atsushi、Okamura Tomonori、Takebayashi Toru
    • Journal Title

      Journal of Epidemiology

      Volume: 34 Issue: 9 Pages: 403-410

    • DOI

      10.2188/jea.JE20230170

    • ISSN
      0917-5040, 1349-9092
    • Year and Date
      2024-09-05
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Salivary metabolomic biomarkers for non‐invasive lung cancer detection2024

    • Author(s)
      Kajiwara Naohiro、Kakihana Masatoshi、Maeda Junichi、Kaneko Miku、Ota Sana、Enomoto Ayame、Ikeda Norihiko、Sugimoto Masahiro
    • Journal Title

      Cancer Science

      Volume: 115 Issue: 5 Pages: 1695-1705

    • DOI

      10.1111/cas.16112

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Reliability of Time-Series Plasma Metabolome Data over 6 Years in a Large-Scale Cohort Study2024

    • Author(s)
      Miyake A, Harada S, Sugiyama D, Matsumoto M, Hirata A, Miyagawa N, Toki R, Edagawa S, Kuwabara K, Okamura T, Sato A, Amano K, Hirayama A, Sugimoto M, Soga T, Tomita M, Arakawa K, Takebayashi T, Iida M.
    • Journal Title

      Metabolites

      Volume: 14 Issue: 1 Pages: 77-77

    • DOI

      10.3390/metabo14010077

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Data Processing and Analysis in Liquid Chromatography-Mass Spectrometry-Based Targeted Metabolomics.2023

    • Author(s)
      Sugimoto M, Aizawa Y, Tomita A.
    • Journal Title

      Methods Mol Biol.

      Volume: 2571 Pages: 241-255

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-2699-3_21

    • ISBN
      9781071626986, 9781071626993
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  • [Journal Article] Metabolomics Analysis of Blood, Urine, and Saliva Samples Based on Capillary Electrophoresis-Mass Spectrometry.2023

    • Author(s)
      Sugimoto M, Aizawa Y.
    • Journal Title

      Methods Mol Biol.

      Volume: 2571 Pages: 83-94

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-2699-3_8

    • ISBN
      9781071626986, 9781071626993
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      杉本昌弘
    • Journal Title

      日本唾液腺学会誌

      Volume: 62 Pages: 62-68

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    • Author(s)
      Masahiro Sugimoto
    • Journal Title

      Expert Review of Proteomics

      Volume: 30 Pages: 46-46

    • NAID

      40021850352

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      Masahiro Sugimoto
    • Journal Title

      Bio-protocol

      Volume: 10(20)

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      杉本昌弘
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    • Author(s)
      第3章 第2節 メタボロミクス解析への活用
    • Total Pages
      10
    • Publisher
      技術情報協会
    • Related Report
      2023 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2026-01-16  

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