超小型膜表面応力センサー(MSS)を用いた呼気によるがんの早期発見法の探索

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K07318
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 小島 寛 筑波大学, 医学医療系, 教授 (10225435)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大越 靖 筑波大学, 医学医療系, 准教授 (10400673) [Withdrawn]
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: がん / 呼気 / 早期発見 / ガスクロマトグラフ質量分析計 / 膜表面応力センサ

Outline of Annual Research Achievements

2018年4月よりがん患者および健常人の呼気採取を開始し、1年間でがん患者約70検体、健常人約40検体の呼気ガスを採取・測定した。また、測定法の改善を目指して同一健常人の呼気を様々な条件下で延べ約300検体採取した。呼気ガス採取と同時に呼気採取場所の部屋空気も採取し、採取した検体はガスクロマトグラフ質量分析計(GCMS)と膜表面応力センサ(MSS)を用いて測定した。MSSについては、2018年6月末から改良版である第二世代型の機器を用いている。中間解析を行った結果、GCMSやMSSによってがん患者呼気と健常人呼気を判別できる可能性が示唆されたが、一方で高い判別精度を維持するための課題も明らかになった。以下に詳細を述べる。
GCMS測定データを用いて主成分分析を行うと、がん患者呼気群と健常人呼気群を分類できた。同様にMSS測定データを用いて線形判別分析を行うと、重複することなくがん患者呼気群と健常人呼気群を分類できた。今後、本解析より得られた判別モデルを用いてブラインド下でがん患者と健常人の呼気を判別することが可能か検証する。一方で、様々な条件で同一健常人の呼気を測定した検証用データを解析したところ、呼気採取状況によって測定結果に影響が生じることが明らかになった。さらに、同一人物において水分摂取前と摂取後の呼気を用いてMSSデータの主成分分析を行うと、水摂取群と未摂取群で測定結果が異なることが明らかになった。この結果は、がん患者呼気と健常人呼気の判別精度が、呼気採取環境や飲食などの外的要因よって低下する可能性を示唆する。より高い判別精度を維持するためには、外的要因を除外する測定法、解析法を確立する必要があると考えられる。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

がん患者および健常人の呼気採取は計画どおりのペースで進んでいる。一方で【研究実績の概要】で述べたとおり、測定法を改良する必要があることが明らかになった。従って、呼気採取を継続するとともに、外的要因の影響を受けない測定・解析法を確立することが次年度以降の重要な課題になる。外的要因の影響を受けない測定・解析法の確立に関しては、現段階では試行錯誤の状態にあり、今後の方策が見通せていないことから、進捗状況は「やや遅れている」と評価した。

Strategy for Future Research Activity

今後は以下の3つの観点から研究を推進する。
1）現在の呼気採取・測定法を用いてがん患者呼気と健常人呼気を判別することが可能か、ひき続き検体数を増やして検討を続ける。
2）上記1）について確信がもてる十分なデータを収集できたら、次のステップとしてブラインドで採取した検体ががん患者呼気か健常人呼気か判別できるか否かを検証する。
3）1）2）を進めながら、外的要因の影響を受けない測定・解析法の確立を目指す。そのためには測定条件の均一化、またはデータ解析時の外乱因子の除外の2つのアプローチが考えられる。その具体的方策に関しては現在検討中である。

Causes of Carryover

2019年度に予定されている海外学会への参加費として30万円計上されているが、宿泊費用、航空運賃の高騰のため不足することが予想されたので、2018年度予算額のうち10万円を次年度に繰り越した。