Morphological and spatial pattern analysis of tumor associated macrophages in hepatocelluar carcinoma by imaging AI

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K08008
• Research Institution: University of Fukui
• Principal Investigator: 平松 活志 福井大学, 学術研究院医学系部門, 客員准教授 (30646849)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 空間オミクス解析 / 免疫細胞間相互作用

Outline of Annual Research Achievements

（方法）肝細胞癌切除43例の組織を蛍光多重免疫染色（OPALTM, Lymphoid panel: CD3、CD4、CD8、Foxp3, DAPI, Myeloid panel: CD3, CD56, CD66b, CD20, CD11b, DAPI）を行い、腫瘍部(T)/腫瘍境界部(SC)/非癌境界部(PS)/非癌部(A)の4領域をMantraTMで撮影した。inFormTMを用いて免疫細胞シグナルを機械学習・解析し、空間的位置情報からphenoptrTMにて細胞間距離を算出した。Interaction variable（Interact. Var.; 細胞間距離が25μm以内の標的細胞割合）、Touching cell（免疫細胞間接触）数を評価した。FFPE検体より癌部/非癌部RNAを抽出しMiseqを用いて腫瘍免疫関連182遺伝子のtargeted RNAシークエンスを解析した。
（成績）肝組織の腫瘍／非腫瘍部4領域における免疫細胞11種の分布解析では、T・SC領域における制御性T細胞数が多い症例で再発率（RFS）、全生存期間（OS）が不良であった（HR=2.5, p<0.05）。免疫細胞間の空間的近傍解析ではT・SC領域においてTregとCD8T細胞または、TregとCD4T細胞のInteract Var.が高い症例、T領域におけるTregとCD4T細胞のTouching cell数が多い症例で再発率、OSが不良であった（HR=2.8, p<0.05）。癌部RNA-NGSデータのGSEAではTregとCD4TのInteract Var.が高い群でGO regulation of immune response pathwayが亢進していた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

肝癌／非腫瘍部領域における11種の免疫細胞を解析することにより、腫瘍中心部・境界部におけるTregとCD4T細胞またはCD8T細胞の近傍性が高い症例で再発率、生存期間が不良であった。肝癌免疫微小環境における空間オミクス画像解析は免疫細胞相互作用による癌進展機序の解明につながる可能性が示唆された。

Strategy for Future Research Activity

腫瘍組織内では様々な免疫微小環境を形成し臨床転帰に影響することが知られているが、免疫微小環境における免疫細胞間の相互作用については未だ十分に明らかにされていない。今後は、多重免疫染色法を用いた空間オミクス画像解析システムを肝がんにおける免疫細胞間相互作用と癌進展機序について検討する。

Research Products

• [Journal Article] Isolation of mucosa-associated microbiota dysbiosis in the ascending colon in hepatitis C virus post-sustained virologic response cirrhotic patients. (2024)
  • Author(s): Midori Y, Nosaka T, Hiramatsu K, Akazawa Y, Tanaka T, Takahashi K, Naito T, Matsuda H, Ohtani M, Nakamoto Y.
  • Journal Title: Front Cell Infect Microbiol. Volume: 8 Pages: 1371429
  • DOI: 10.3389/fcimb.2024.1371429.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Histology and cytokine levels in hepatic injury accompanying a case of non-severe COVID-19. (2023)
  • Author(s): Matsuda H, Nosaka T, Hiramatsu K, Takahashi K, Naito T, Ofuji K, Ohtani M, Imamura Y, Iwasaki H, Nakamoto Y.
  • Journal Title: Clin J Gastroenterol. Volume: 16 Pages: 270-278
  • DOI: 10.1007/s12328-023-01755-4.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Hepatocellular carcinoma progression promoted by 5-lipoxygenase activity in CD163(+) tumor-associated macrophages. (2023)
  • Author(s): Nosaka T, Murata Y, Takahashi K, Naito T, Ofuji K, Matsuda H, Ohtani M, Hiramatsu K, Imamura Y, Goi T, Nakamoto Y.
  • Journal Title: Biomed Pharmacother. Volume: 162 Pages: 114592
  • DOI: 10.1016/j.biopha.2023.114592.
  • Peer Reviewed / Open Access