Analysis of biological risk factors for perioperative complications and development of an early warning system using machine learning
| Project/Area Number |
21K16549
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 55050:Anesthesiology-related
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| Research Institution | Saiseikai Research Institute of Health Care and Welfare |
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Principal Investigator |
鈴木 康之 社会福祉法人恩賜財団済生会(済生会保健・医療・福祉総合研究所研究部門), 済生会保健・医療・福祉総合研究所研究部門, 客員研究員 (10745144)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 周術期アナフィラキシー / 薬剤アレルギー / 骨セメント注入症候群 / RNA-seq / 周術期合併症 / 機械学習 / アナフィラキシー / シバリング |
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| Outline of Research at the Start |
手術を受ける患者は、血圧・脈拍・体温など急激な変化を来すことが多い。医療従事者は様々な情報を常に監視しているが、変化の兆しに気付くことができず致死的な合併症を起こすことがある。既に得られている患者情報を用いてリスク評価を行うと共に、経時的に得られる生体徴候データの変化から、起こりうる合併症の予測支援が可能となれば、安全な医療の提供に結びつく。本研究では、①アナフィラキシー患者の血球を用いたリスク因子の継続研究、②クラウド環境を用いた予測システムのブラッシュアップ環境構築、 ③血圧・脈拍・体温などの時系列データを用いた合併症予測システムの構築を目的とし、より安全性の高い医療の提供を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
＃１ 周術期合併症の早期警戒システムの開発
手術室で用いる生体情報モニターと、電子麻酔記録システムの間にあるシリアル通信を、bluetoothモジュールを用いて、バイパスして脈拍・血圧などの情報をテキスト形式で得る方法を得た。得られた情報はSSH鍵認証を用いたセキュアな転送方法で解析用PCに送ることができた。既存の電子麻酔記録システムの運用を阻害すること無く、研究目的に生体情報を入手する方法を確立しつつある。得られたデータを元に周術期合併症を予測するためには、データのトレンドの変化を検出する方法が有用であると考えている。
#2 MRGPRX2を中心とした周術期anaphylaxisの検討
Mas関連G蛋白質共役型受容体X2 （MRGPRX2）は、肥満細胞に発現し、筋弛緩薬などの特定の薬物で刺激されると、特異的IgE抗体を介さずに、ヒスタミンを遊離する働きを有する。我々はこれまでに、周術期anaphylaxisを起こした患者の血球を用いてbulk-RNAseqを行った。IgE抗体受容体を刺激すると、好塩基球にMRGPRX2が発現するという報告がある。我々のRNA-seqの結果からもIgE受容体の発現変動が確認されているため、何らの関与があると考えて論文発表準備中である。また、別の研究テーマとして骨セメントの成分であるモノメチルメタクリレートがMRGPRX2を介してヒスタミンを遊離するデータを得た。骨セメント注入症候群による血圧低下に関与している可能性があり、日本麻酔科学会の優秀演題に採択され発表予定である。
＃3周術期アナフィラキシーの症例集積
全国の済生会病院にアンケート調査を行い、既往症例の情報を集めた。発生率はほぼ変わらないことや、原因検索のための検査が行われていない問題が浮き彫りとなった。現在、プレプリントで公開をし論文投稿を行っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
生体情報モニターから、サーバーへ生体情報を送るシステムを構築できており、倫理委員会の承認を得て、データ集積を開始できる状態である。安価に解析用データーを集積するシステムを構築できつつある点で順調である。なお、これまでに得られた患者背景をもちいた、周術期アナフィラキシーの予測システムに関する論文は今年度publishされた。
RNA-seqもアナフィラキシー症例を追加して、IgE抗体受容体遺伝子の変動を示唆するデータを得ており、これは他の研究チームがin vitroで報告するデータとも合致することから、周術期アナフィラキシーのリスク因子の一つを明らかにできつつあると考えている。
また、これまで骨セメント注入症候群でのヒスタミン関与が報告されていたものの、その遊離経路は不明であったため、我々がMRGPRX2の関与を示唆するデータを得たことは新しい発見であると言える。
全国の済生会病院におけるアナフィラキシー発生状況についてもプレプリントで公開し、論文投稿をつづけていることから、順調に推移していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
集積された、生体情報をリアルタイム解析する方法について検討を続ける。
アナフィラキシー既往患者から得られた血液検体をつかったRNA-seqについても、アナフィラキシーが発生した場合に、継続的に検体を得て、RNA-seqのデータをより正確なものにしていく予定である。また、液体クロマトグラフィーによるヒスタミン定量も再開することができたため、アナフィラキシー症例の血清を用いて、ヒスタミン定量が容易にできることになった。今後全国の済生会病院で起きたアナフィラキシー症例の血清を用いた検討などを進めていきたい。
また骨セメント症候群に原因の一つにMRGPRX2が関与している可能性もあり、骨セメント注入症候群モデルマウスを作成し、血中のヒスタミン濃度の上昇や、肥満細胞欠損マウスをつかって同モデルを作成し、反応が起きないかどうかなどの検討を進める。
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Report
(2 results)
Research Products
(4 results)
