アンサンブル学習及び公開データベースを用いた造血幹細胞移植予後予測モデルの開発

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22K21082
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 岩崎 惇 京都大学, 医学研究科, 医員 (40967527)
• Project Period (FY): 2022-08-31 – 2024-03-31
• Keywords: 機械学習 / 造血幹細胞移植 / 慢性移植片対宿主病 / 生存時間解析 / アンサンブル学習

Outline of Annual Research Achievements

アンサンブルモデル学習モデルを使用して、造血幹細胞移植後中長期の予後を予測するモデルを開発した。症例は、Transplant Registry Unified Management Program（TRUMP）を使用し、2010年から2018年の間に最初のallo-HSCTを受けた21,840人の血液悪性腫瘍患者を対象とした。移植後の急性GVHDおよびその治療を考慮に入れ、移植後30日目、60日目、100日目それぞれの地点で、中等症以上のaGVHD発症、コルチコステロイド、抗胸腺細胞グロブリンへの治療反応性を含めた移植後の項目を含めた予後因子を含む事で、アンサンブル学習モデルのcGVHD、NRMおよびOSにおいて、精度の指標であるC-indexが時間が経つにつれて徐々に向上する事を明らかにした（慢性GVHD/NRM/OSのC-index：30日目-0.589/0.643/0.635、60日目-0.598/0.655/0.640、100日目-0.598/0.688/0.640）。移植後100日時点のモデルを用いる事で、4つのリスクグループに層別化できる事を確認した。予後に影響する因子を明らかにするため、SHapley Additive Explanationsを用いると、重症急性GVHDは、性別一致、ドナーソースや移植前疾患状態を含む既知の予後因子と同様に、非再発死亡率、全生存を予測する因子として重要である事が明らかとなった。また、慢性GVHDには、中等症以上の急性GVHD発症及びその反応性が影響を与える事が明らかとなった。本研究では、急性GVHD発症が移植後の中長期的な予後に与える可能性を示唆し、それらの因子をアンサンブル学習を用いた中長期予後予測モデルに組み込んで開発する事に成功した。

Research Products

• [Journal Article] Development of a Stacked Ensemble Model for Risk Stratification of Chronic Gvhd after Allogeneic HSCT: Trump Cohort Study (2023)
  • Author(s): Iwasaki Makoto、Kanda Junya、Kimura Fumihiko、Seo Sachiko、Atsuta Yoshiko、Uchida Naoyuki、Doki Noriko、Fukuda Takahiro、Nishida Tetsuya、Katayama Yuta、Tanaka Masatsugu、Eto Tetsuya、Ikegame Kazuhiro、Kanda Yoshinobu、Sawa Masashi、Onizuka Makoto、Hino Moeko、Ichinohe Tatsuo、Tabuchi Ken、Takaori-Kondo Akifumi
  • Journal Title: Blood Volume: 142 Pages: 3561～3561
  • DOI: 10.1182/blood-2023-173779
• [Presentation] Development of a Stacked Ensemble Model for Risk Stratification of Chronic Gvhd after Allogeneic HSCT: Trump Cohort Study (2023)
  • Author(s): Makoto Iwasaki, Junya Kanda, Fumihiko Kimura, Sachiko Seo, Yoshiko Atsuta, Naoyuki Uchida, Noriko Doki, Takahiro Fukuda, Tetsuya Nishida, Yuta Katayama, Masatsugu Tanaka, Tetsuya Eto, Kazuhiro Ikegame, Yoshinobu Kanda, Masashi Sawa, Makoto Onizuka, Moeko Hino, Tatsuo Ichinohe, Ken Tabuchi, Akifumi Takaori-Kondo
  • Organizer: 65th ASH Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of a Stacked Ensemble Model for Risk Stratification of Chronic GVHD After Allogeneic HSCT: TRUMP Cohort Study (2023)
  • Author(s): Makoto Iwasaki, Junya Kanda, Fumihiko Kimura, Sachiko Seo, Yoshiko Atsuta, Naoyuki Uchida, Noriko Doki, Takahiro Fukuda, Tetsuya Nishida, Yuta Katayama, Masatsugu Tanaka, Tetsuya Eto, Kazuhiro Ikegame, Yoshinobu Kanda, Masashi Sawa, Makoto Onizuka, Moeko Hino, Tatsuo Ichinohe, Ken Tabuchi, Akifumi Takaori-Kondo
  • Organizer: 46th JSTCT Annual Meeting