2021 Fiscal Year Research-status Report

Development of AI technology to detect prion activity of pathogenic proteins in nasal mucosa and its application to diagnosis of dementia

Research Project

Project/Area Number	20K20588
Research Institution	Shiga University of Medical Science
Principal Investigator	遠山育夫滋賀医科大学, 医学部, 理事 (20207533)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	赤津裕康名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 教授 (00399734) 柳沢大治郎滋賀医科大学, 神経難病研究センター, 准教授 (50581112) 水上民夫長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 客員教授 (80367896) 金田大太医療法人さわらび会福祉村病院長寿医学研究所, 神経病理研究所, 副所長 (40564795)
Project Period (FY)	2020-07-30 – 2024-03-31
Keywords	認知症 / AI / プリオン / 診断 / アルツハイマー病 / タウタンパク
Outline of Annual Research Achievements	2020年度は、倫理委員会の承認を得て、プリオン活性を検出するバイオアッセイ系を構築し、アルツハイマー病患者および対照例の剖検脳および鼻粘膜サンプルを用いてプリオン活性を測定した。アルツハイマー病患者10例と非神経疾患対照例10例の剖検脳および鼻粘膜サンプルを用いてプリオン活性を測定した。その結果、アルツハイマー病患者からの試料で強いプリオン活性を認めた。蛍光強度は、いずれもアルツハイマー病患者で優位に強かった（p <0.05）。ELISA測定では、特に鼻粘膜サンプルでは、タンパク量が少なく、アルツハイマー病患者と対照例の間に優位な差は、認めなかった。これらの結果は、ヒトの鼻粘膜サンプルを用いたアルツハーマー病診断には、プリオン活性を測定する方がELISA法で測定するよりも診断能力が高いということを示している。これらの結果は、Journal of Alzheimer’s Disease Reports に論文発表した。 2021年度は、上記のプリオン活性系を用いて、アルツハイマー病例、対照例の脳サンプルのプリオン活性を蛍光顕微鏡を用いて測定した後、蛍光を使わない位相差画像も取得した。AIを用いて蛍光を使わない位相差画像から蛍光画像で測定したプリオン活性を導くことができるか検討した。現時点では、AIを用いても蛍光画像で検出できるプリオンを位相差画像から正確に検出することは困難であった。その一方で、AIを用いて位相差画像を解析することで、アルツハイマー例と対照例を区別で気宇rことが分かった。現在、Aiが何を検出してアルツハイマー例と診断しているのかを含め、検討中である。研究成果の一部は、第61回日本組織細胞化学会シンポジウム「組織細胞化学の新技術」で発表した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason コロナ禍により、一部の実験が遅れが出ていたが、プリオン活性を検出するバイオアッセイ系を構築し、アルツハイマー病患者および対照例の剖検脳および鼻粘膜サンプルを用いてプリオン活性を測定し、その成果を論文発表することができた。また、上記のプリオン活性系を用いて、アルツハイマー病例、対照例の脳サンプルのプリオン活性を蛍光顕微鏡を用いて測定した後、蛍光を使わない位相差画像も取得した。AIを用いて蛍光を使わない位相差画像から蛍光画像で測定したプリオン活性を導くことができるか検討を開始し、データが蓄積されつつある。
Strategy for Future Research Activity	AIを用いて蛍光を使わない位相差画像から蛍光画像で測定したプリオン活性を導くことができるか検討を開始し、データを蓄積する。AIを用いて位相差画像を解析することで、アルツハイマー例と対照例を区別できることが分かった。現在、Aiが何を検出してアルツハイマー例と診断しているのかを含め、明らかにする。
Causes of Carryover	コロナ禍により、実験に遅れが生じているため。最近では、ほぼ順調に推移しており、計画に従い、予算執行していく。