ヒトOMIGTにおけるAIを用いた神経発達症新規バイオマーカーの検索

• Project/Area Number: 22K16886
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 56040:Obstetrics and gynecology-related
• Research Institution: Tokyo Medical University
• Principal Investigator: 佐々木 徹 東京医科大学, 医学部, 講師 (30421001)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2026: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000); Fiscal Year 2025: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000); Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 耐糖能異常合併妊娠 / 神経発達症 / Artificial Intelligence / 末梢血白血球遺伝子発現 / 母体耐糖能異常 / 人工知能(AI)

Outline of Research at the Start

耐糖能異常合併妊娠の児(OMIGT)においては認知・学習障害など神経発達症の有病率が高く、早期医学的介入により予後を改善するスクリーニング法の確立が熱望されている。
本研究の主たる目的は、これまでに応募者らが構築した末梢血白血球遺伝子発現解析に人工知能(AI)を併用したマウスOMIGTにおける運動学習障害の予測モデルを応用し、ヒトOMIGTにおける神経発達症が出生早期にスクリーニング可能であるかの検証を行うことである。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は先行研究のマウスOMIGTにおいて構築した、AIによる末梢血白血球遺伝子発現を用いた運動学習障害の予測モデルをヒトに応用し、実際にヒトOMIGTの神経発達症に対して同様のスクリーニングシステムが新規バイオマーカーとして機能するのかを明らかとするために、東京医科大学病院単施設での前向きコホート研究を実施する。妊娠中に75g-OGTTを施行された母体の児を対象とし、母体が正常耐糖能であった群50名、妊娠糖尿病であった群50名、糖尿病合併妊娠であった群80名（1型糖尿病合併妊娠群30名、2型糖尿病合併妊娠群50名）をリクルートする。母体および児情報のモニタリングはアンケート調査および母子手帳情報を中心に行い、児の神経発達状況は国際的に使用されているベイリー乳幼児発達検査第3版（BSID-Ⅲ）における5つのスケール（認知、言語、運動、社会的感情、適応行動）および発達指数（DQ）を算出し評価を行う。
児の末梢血液検体は出生後の新生児マススクリーニング検査の際に2ml採取する。
文書による同意を得て血漿よりグルコース、インスリン、Cペプチド、GLP-1などの測定を行い、児の神経発達状況とインスリン抵抗性、インスリン・GLP-1分泌能の関連性を評価する。また血球成分よりフローサイトメトリーを用いてT細胞、B細胞、単球を抽出し、mRNA-seqによるトランスクリプトーム解析を行い、解析結果とアンケート調査および母子手帳情報、BSID-Ⅲにより算出されたDQおよび神経発達症の有無について AI（LSTM）を用いて統合解析し、神経発達症を有するヒトOMIGTに特異的なバイオマーカーとなる遺伝子発現パターンを同定する。
現在本研究実施のため東京医科大学医学倫理審査委員会に倫理審査申請を提出しており、承認待ちの状況である。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

現在本研究実施のため東京医科大学医学倫理審査委員会に倫理審査申請を提出しており、承認待ちの状況である。

Strategy for Future Research Activity

本研究の予定期間は医学倫理審査委員会承認後から5年間で、研究開始後3年間で被験者リクルート、検体採取およびWet Labメインのデータ収集を施行し、残りの2年間でDry Labメインのデータ解析を施行する。
妊娠中に75g-OGTTを施行された母体の児を対象とし、母体が正常耐糖能であった群50名、妊娠糖尿病であった群50名、糖尿病合併妊娠であった群80名（1型糖尿病合併妊娠群30名、2型糖尿病合併妊娠群50名）とする。Overt diabetes in pregnancy については病型診断後、各糖尿病型に分類し、糖尿病合併妊娠群と合わせて検討を行う予定である。
母体および児情報のモニタリングはアンケート調査および母子手帳情報を中心に行い、児の神経発達状況は国際的に使用されているベイリー乳幼児発達検査第3版（BSID-Ⅲ）における5つのスケール（認知、言語、運動、社会的感情、適応行動）および発達指数（DQ）を算出し評価を行う。
児の末梢血液検体は出生後の新生児マススクリーニング検査の際に2ml採取する。
文書による同意を得て血漿よりグルコース、インスリン、Cペプチド、GLP-1などの測定を行い、児の神経発達状況とインスリン抵抗性、インスリン・GLP-1分泌能の関連性を評価する。また血球成分よりフローサイトメトリーを用いてT細胞、B細胞、単球を抽出し、mRNA-seqによるトランスクリプトーム解析を行う。T細胞、B細胞、単球サンプルからそれぞれ得られた解析結果と、アンケート調査および母子手帳情報、BSID-Ⅲにより算出されたDQおよび神経発達症の有無について AI（LSTM）を用いて統合解析し、神経発達症を有するヒトOMIGTに特異的なバイオマーカーとなる遺伝子発現パターンを同定する。