Establishment of an AI-based platform for predicting response to cancer immunotherapy
| Project/Area Number |
22K08724
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 55010:General surgery and pediatric surgery-related
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| Research Institution | Kanagawa Cancer Center Research Institute |
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Principal Investigator |
魏 菲菲 地方独立行政法人神奈川県立病院機構神奈川県立がんセンター(臨床研究所), 臨床研究所がん免疫療法研究開発学部, 研究員 (50833969)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
笹田 哲朗 地方独立行政法人神奈川県立病院機構神奈川県立がんセンター(臨床研究所), がんワクチン・免疫センター, 部長 (70293967)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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| Keywords | ICI / cytokine / machine learning / biomarker / がん免疫療法 / 層別化 / 機械学習 / 末梢血可溶性因子 / 低侵襲 |
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| Outline of Research at the Start |
免疫チェックポイント阻害薬（ICI）を用いた免疫療法は、「第4のがん治療法」として注目されている。しかし、臨床効果は20-30%に限られ重篤な有害事象のリスクを有することから、治療適応のある患者を層別化できる予測システムが望まれている。現時点では、腫瘍組織内のPD-L1発現や腫瘍浸潤リンパ球の多寡などが予測マーカーとして注目されているが、侵襲性が高い上に臨床的有用性は十分とはいえない。本研究では、免疫細胞活性化の指標になる末梢血可溶性因子プロファイルに焦点を当てて、機械学習を駆使して「ICI治療応答指数」を創出し、臨床的な汎用性・低侵襲性を重視した個別化免疫治療ツールの開発を目指している。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、機械学習を駆使して大規模ながん免疫治療患者の末梢血可溶性因子プロファイルから免疫チェックポイント阻害薬（ICI）治療効果の予測指数（Cytokine-based ICI Response Index; CIRI）を創出し、臨床応用に向ける汎用性・低侵襲性を重視した個別化免疫治療ツールの開発を目的とする。
本年度には、昨年度まで得られた成果を論文公表した上、①CIRIの予測性能をより広い範囲での検証を行うため、新たなICI治療を受けた非小細胞肺がん患者約140例由来の末梢血サンプルを収集し、マルチプレックスサスペンションアレイにより血中可溶性因子プロファイルの計測を完了した；②高い精度でICI治療後の全生存期間（OS）を予測できるCIRIに関わるICIの作用メカニズムの解明に向けて、CIRIとフローサイトメトリーにより測定した血中免疫細胞集団のプロファイル（63種）との相関を求めたところ、preCIRIと有意に正（リスクの高い方向）の相関を示す免疫細胞種としてCD8+PDL1+ T細胞（相関係数0.29；P=0.004）、CD4+PDL1+ T細胞（相関係数0.22；P=0.027）、CD8+PDL1+LAG3+ T細胞（相関係数0.21；P=0.038）などが確認され、有意に負（リスクの低い方向）の相関を示す免疫細胞種としてLin-HLADR+CD123+CD11c-形質細胞様樹状細胞（相関係数-0.38；P=0.00001）、CD3+CD56+NKT細胞（相関係数-0.29；P=0.003）、CD19+B細胞（相関係数-0.25；P=0.013）などが確認された。これらの免疫細胞種はICI治療の長期的な効果との依存関係があることが示唆された。
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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
今年度には、CIRI開発のために使用するICI治療を受けた非小細胞肺がん患者222例の末梢血可溶性因子プロファイルの研究結果を論文化して公表した。計画通り、CIRIの実臨床応用に向けてより広い範囲での検証を行うため、ICI治療を受けた非小細胞肺がん患者約140例由来の末梢血サンプルの収集およびマルチプレックスサスペンションアレイによるサイトカインプロファイルの計測を完了した。全生存期間などの臨床情報が確定された時点から検証解析をスタートする準備が整えた。また、計画通りメカニズムの解明に向けて、CIRIと関連性の高い免疫細胞種の同定を行い、抗腫瘍免疫を担う可能性のある免疫細胞が推定できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、検証コホートの観察期間終了後に臨床データを固定し、CIRIの精度および汎用性に関する検証解析を行う予定。また、追加されたデータをフィードバックし、臨床応用に向けるCIRIモデルの性能向上およびプラットフォームの統合・整備を行う予定。
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Report
(2 results)
Research Products
(12 results)
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[Journal Article] Serum MYCN as a predictive biomarker of prognosis and therapeutic response in the prevention of hepatocellular carcinoma recurrence2024
Author(s)
Qin XY, Shirakami Y, Honda M, Yeh SH, Numata K, Lai YY, Li CL, Wei F, Xu Y, Imai K, Takai K, Chuma M, Komatsu N, Furutani Y, Gailhouste L, Aikata H, Chayama K, Enomoto M, Tateishi R, Kawaguchi K, Yamashita T, Kaneko S, Nagaoka K, Tanaka M, Sasaki Y, Tanaka Y, Baba H, Miura K, Ochi S, Masaki T, et al
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Journal Title
International Journal of Cancer
Volume: －
Issue: 3
Pages: 582-594
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Enhancing Mass spectrometry-based tumor immunopeptide identification: machine learning filter leveraging HLA binding affinity, aliphatic index and retention time deviation2024
Author(s)
Wei F, Kouro T, Nakamura Y, Ueda H, Iiizumi S, Hasegawa K, Asahina Y, Kishida T, Morinaga S, Himuro H, Horaguchi S, Tsuji K, Mano Y, Nakamura N, Kawamura T, Sasada T.
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Journal Title
Comput Struct Biotechnol J
Volume: 23
Pages: 859-869
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Clinical roles of soluble PD-1 and PD-L1 in plasma of NSCLC patients treated with immune checkpoint inhibitors.2023
Author(s)
Hidetomo Himuro, Yoshiro Nakahara, Yuka Igarashi, Taku Kouro, Naoko Higashijima, Norikazu Matsuo, Shuji Murakami, Feifei Wei, Shun Horaguchi, Kayoko Tsuji, Yasunobu Mano, Haruhiro Saito, Koichi Azuma, Tetsuro Sasada
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Journal Title
Cancer Immunology, Immunotherapy
Volume: na
Issue: 8
Pages: 2829-2840
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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