Elucidating the pathogenesis of childhood-onset pulmonary hypertension through multifaceted pathological investigation based on deep learning

Research Project

Project/Area Number	22K08225
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 53030:Respiratory medicine-related
Research Institution	Hokkaido University
Principal Investigator	永井礼子北海道大学, 大学病院, 医員 (10622160)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	武田充人北海道大学, 医学研究院, 講師 (00374413) 正木直樹東北大学, 医学系研究科, 大学院非常勤講師 (00837403) 高桑恵美北海道大学, 大学病院, 助教 (20646244) 杉森博行北海道大学, 保健科学研究院, 准教授 (20711899) 平田健司北海道大学, 医学研究院, 准教授 (30431365) 齋木佳克東北大学, 医学系研究科, 教授 (50372298)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000) Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000) Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords	肺動脈性肺高血圧症
Outline of Research at the Start	本研究の目的は深層学習を活用した多面的な病理学的検討によって、小児期発症肺高血圧症における予後規定因子を明らかにすることである。一部の肺高血圧症については治療薬が開発され、予後は大きく改善したが、死亡や肺移植に至る患者がいまだ多数存在する。そして小児では乳幼児期に急速に肺高血圧が進行し、各種治療に反応しない重症例が散見される。本研究では重症化に寄与しうる要因の発生機序や遺伝学的背景、臨床像への影響等を後方視的に調査し、また、新たな観点から見直した肺病理所見を統合し、さらに人工知能を駆使した解析を行うことで、小児期発症PHの病態を解明し、一人一人の患者に最適な治療を実施するための指標を創出する。
Outline of Annual Research Achievements	日本肺血管研究所（東北大学心臓血管外科内）において1990年1月1日から2019年12月31日の間に、肺血管病理診断目的で肺組織試料を保管した、発症時年齢が20歳未満であった肺高血圧患者から、研究対象者1,137例を選定した。その後、北海道大学が独自に開発したElectronic Data Captureシステム ” NorthNet” を活用して、各対象者の主治医に依頼した上で合併症・治療内容・各種臨床検査結果・遺伝学的検査結果・転帰等の調査を実施した。この結果、計79施設から回答を得ることができた。ここで、対象者全体の8割以上を占めていた、先天性心疾患に伴うPAH（PAH associated congenital heart disease; CHD-PAH） 764 名にいったん対象を絞ることとし、この群において解析を行った。その結果、日本肺血管研究所が独自に開発し、発表した、PHにおける肺動脈病変の評価指標である index of pulmonary vascular disease (IPVD)　がCHD-PAH患者の長期予後（心血管系死亡）予測に有用であることが明らかとなった。さらに、遺伝学的背景などの他のリスク因子が存在する可能性を考慮して、多変量Cox回帰分析を行ったところ、IPVD≧2.0のみで有意差が得られた。まずはここまでの検討結果についてまとめ、論文化した（Chida-Nagai et al. Front Cardiovasc Med. 2023）。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 前述の通り、IPVDとCHD-PAH患者の長期予後については論文化を行った。現在はIPVD以外の肺内病変と臨床像との関係について検討するため、肺組織プレパラートのバーチャルスライド化、バーチャルスライドと臨床情報との紐づけ、さらに教師データ作成を進めているが、この作業に時間を要している。
Strategy for Future Research Activity	引き続きバーチャルスライドと臨床情報との紐づけ、教師データ作成を進め、肺病変全体とCHD-PAH患者の臨床像との関係を明らかにしていく。