人工知能を用いた医用画像と膵液バイオマーカーの統合解析による小膵癌診断技法の構築

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K08765
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 畠 達夫 東北大学, 医学系研究科, 大学院非常勤講師 (30806237)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 水間 正道 東北大学, 大学病院, 講師 (80578675)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 膵癌

Outline of Annual Research Achievements

難治とされる膵癌の治療において、治癒の可能性を最大化させる唯一の方法は「早期診断と遺残のない切除」である。本研究では画像検査で同定困難とされる腫瘍径1.0cm以下の”小膵癌”の診断精度を劇的に向上させるべく、画像所見（医用画像）と膵液所見（膵液中のバイオマーカー）を人工知能（AI）技術を用いて統合解析し、膵癌の発症予測・早期診断法を確立することを目的とした。
KRAS遺伝子変異アレル頻度については対象となる膵液サンプルのほぼすべてで測定直が得られ、膵液中のKRAS遺伝子変異アレル頻度のが高い症例は膵管内高度異型上皮を有している割合が高いことが明らかとなり、これを論文報告した（Hata T, Pancreatology 2023）。また、膵癌症例より複数回膵液を採取して繰り返し細胞診検査を行う膵液連続細胞診を用いた検体を用いて解析を行ったところ、細胞診の結果とKRAS遺伝子変異アレル頻度の多寡が一致しない症例もあることから、両者の併用によって画像診断では検出困難な膵管内高度異型上皮をより高感度で検出できる可能性が示唆された。
現在ははKRAS/GNAS遺伝子変異に加えたDNAメチル化マーカーを併用した膵液ミニパネルを作成し、小膵癌の診断精度を検証中である。
また、オミックス解析見据えてRNA解析、プロてオーム解析についても条件検討を行っているが、サンプル間の品質にばらつきがあり、一部再現性の確認が難しい結果が得られた。今後は安定性の高いmiRNAやエクソソーム内包核酸を対象とするべく、条件検討を加えている。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

DNA/メチル化DNAパネルはほぼ完成し、現在は診断精度についてvalidationを行っている。その結果と各種診療情報との対比を行い、統合解析を開始している。
その他のバイオマーカーについては安定した再現性を確認するために膵液中のエクソソーム抽出法、ならびにエクソソームからのmiRNA抽出法について条件検討に時間を要している。エクソソームは超遠心法とポリマー沈殿法を比較検討し、おおよそ至適条件が得られた。
また、total RNAならびにタンパク質の抽出についてはサンプルの品質の差異が収量結果に与える影響が多大あることが明らかとなった。

Strategy for Future Research Activity

DNA/メチル化DNA診断パネルと臨床情報の統合解析を進め、小膵癌の診断精度の検証をさらにすすめていく。エクソソームmiRNAについては抽出条件を確定させた後、速やかにパイロットコホートを用いてmiRNAアレイを行う。その後は計画書にあるとおり、標的となるmiRNAのいくつかに対してデジタルPCRを用いてコピー数の測定を行い、統合解析に加えていく予定である。

Causes of Carryover

研究の進捗予定に若干の遅れが生じ、研究進捗に相応する形で次年度使用額が生じた。
「今後の研究の推進方策」に記載のごとく、エクソソームmiRNA解析を遂行していく、具体的には膵液からのエクソソームの単離、miRNAの抽出を行い、mmiRNAアレイによる網羅的解析により膵癌由来の膵液得意的に発現するmiRNAのサブセットを同定し、デジタルPCRによって書各miRNAのコピー数を定量、お重み付を行いつつ、診断精度を検証していく。