2022 Fiscal Year Research-status Report
Development of an imaging biomarker to evaluate immune response in head and neck cancer by radio-genomics analysis
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22K20814
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
顧 文超 筑波大学, 医学医療系, 研究員 (10967318)
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| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| Keywords | ラジオミクス / ゲノミクス / 放射線医学 / がんの微小環境 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
目的:本研究では、頭頚部扁平上皮癌(HNSC)患者の免疫チェックポイント阻害剤（ICI）による治療の効果を画像診断とゲノム情報から予測するためのRadiogenomicsモデルを構築する。
方法:105名の頭頸部癌患者の造影CT画像とRNA-seqデータを用いて、バイオインフォマティクス解析を行う。造影CT画像から手動で病変関連領域を設定し、Pyradiomicsを用いて病変の画像的特徴量を取得する。ICI療法の効果の有無による画像特徴量の差を統計学的手法を用いて評価する。RNA-seqデータからも統計的手法を用いて遺伝子候補を選択する。その後、GSEA分析を用いて、免疫経路を分析する。得られた画像情報およびゲノム情報の各特徴量を用いて、機械学習によるRadiogenomicsモデルを構築し、クロスバリデーション法でモデルの性能を評価する。評価は、ROC解析と意思決定曲線分析(DCA)を用いて行う。
結果:GSEA解析により、ICI療法に応答する患者ではCYTOSOLIC_DNA_SENSING_PATHWAYが活性化していることが示されました（P=0.023）。最終的に9つの画像特徴量と17個の遺伝子が選択された。構築されたモデルのAUCは0.941で、高い予測能力が示されました。また、RadiogenomicsモデルはCYTOSOLIC_DNA_SENSING経路と有意な相関性がありました（P <0.05, R =0.462）。
考察:本研究で構築したRadiogenomicsモデルは、免疫療法応答を予測する非常に優れた能力を示した。また、Radiogenomicsが免疫抑制活性化経路と相関性があることがわかり、Radiogenomicsと免疫微小環境一定の関連性が存在すること予想された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
現在、頭頚部扁平上皮癌(HNSC)患者約100人の画像とゲノムのデータを解析しており、免疫チェックポイント阻害剤（ICI）による治療の奏功性を画像診断とゲノム情報から予測するためのRadiogenomicsモデルを作成した。Radiogenomicsモデルは、免疫療法応答を予測する非常に優れた能力を示した。また、Radiogenomicsが免疫抑制活性化経路と相関性があることがわかり、Radiogenomicsと免疫微小環境一定の関連性が存在すること予想された。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、より多くのデータを収集し、可能であれば他の大学からのデータも統合して検証する予定です。解析により得られたゲノム上の重要指標を、mRNAやタンパク発現といった細胞レベルで観察し、ゲノムレベルでの本研究結果の検証を行います。また、臨床症例の切片を用いて免疫療法が効果的なグループと効果の乏しいグループに分類した後、特定の遺伝子を確認する予定です。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍の影響で、購入したい商品の納品が遅れています。そのため、代わりにより安価な部品を購入しました。
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