Development of innovative nucleic acid extraction technology for cancer genomic medicine

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K19926
• Research Institution: Kindai University
• Principal Investigator: 石川 雅浩 近畿大学, 工学部, 准教授 (70540417)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 賢治 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (00295578) ; 小林 直樹 埼玉医科大学, 保健医療学部, 教授 (40523634) ; 橋口 明典 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (50276218)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2025-03-31
• Keywords: 未染色標本 / デジタル染色 / 病理標本 / 核酸抽出 / 定量化 / 画像処理 / コンピュータ診断支援 / 深層学習

Outline of Annual Research Achievements

がんゲノム医療は，患者の遺伝子解析に基づく次世代がん治療として期待されている． がんゲノム医療の更なる進展には，遺伝子解析の精度向上が必須と考えられている．遺伝子解析の精度向上には，核酸抽出時のDNA濃度を下げないよう「未染色標本を用いて」，「がん細胞のみを正確に抽出」することが肝要である．しかし，未染色標本上ではがん細胞の特定が困難なことから二つの課題を同時に解決する手段は未だ確立されていない．本研究の目的は，未染標本の自家蛍光・位相差・微分干渉画像を用いて染色液を必要としない高精度なデジタル染色を実現し，深層学習を用いて未染色標本上でがん領域を正確に特定することで，純度・品質の高い自動核酸抽出を実現することである．
これまでの研究実績として，未染色標本の自家蛍光・位相差画像を用いてデジタル染色が可能なことが確認できている．また，研究の過程で特徴選択法や画像変換についても開発している．加えて，深層学習には大量の学習データが必要となるため本研究ではXY方向にステージ制御しながらピントを合わせて撮影するシステムを開発している．また，研究代表者の移動に伴って病理標本撮影環境を新たに構築する必要が出てきたため光学顕微鏡，位相差キット，微分干渉キット等を購入し，従来通り自動撮影するシステムを構築済みである．具体的には，XYステージのコントローラのSDK(Software Development Kit)を使用して直接制御し，プログラムからカメラ撮影を行うことで実現している．

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

本年度は昨年度まででえられたデジタル染色結果の論文化とデジタル染色結果を用いた定量化の実現を目指していたが，研究代表者の移動に伴って実験環境の再構築が必要となり研究計画に遅れが生じてしまった．

Strategy for Future Research Activity

これまでの検討で得られた結果の再実験を行い，なるべく早期の論文化を目指す．加えて，得られたデジタル染色結果を用いた定量化評価を行う．

Causes of Carryover

研究代表者の移動に伴って研究計画が遅れており，次年度使用額については研究成果の論文化に必要な経費である．