時系列画像データに基づいた肝切除後の肝再生の数理学的解析

• 研究課題/領域番号: 16K10584
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 消化器外科学
• 研究機関: 大阪医科大学
• 研究代表者: 山本 君代 (中村) 大阪医科大学, 医学部, 非常勤講師 (70611078)
• 研究分担者: 波江野 洋 国立研究開発法人国立がん研究センター, 先端医療開発センター, 特任研究員 (70706754) ; 内山 和久 大阪医科大学, 医学部, 教授 (80232867)
• 研究協力者: 井上 善博 ; 石井 正嗣 ; 中村 晶 ; Michor Franziska ; MacArthur Ben D. ; Hur Chin
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 数理モデル / 肝臓再生モデル / 肝再生モデル / 肝臓外科

研究成果の概要

本研究費により成果を得た学術論文(Yamamoto et al, Sci Rep, 2016)では、数理学術領域にて発展した決定論的記述を医学・臨床医学に応用することにより、(1)肝再生見込みの少ない症例を術前もしくは術前術後の臨床情報を用いて示唆することができる、(2) 各々の症例別に推定された肝再生の速度により術後の生存率を予測できる、という結果を示した。当研究で構築した数理モデルは、当研究で用いられた症例のみならず、新規症例に対しても高い予測能を示すことを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

当研究で出版した論文では、肝臓再生の定量的予測や術前の治療見込み予測を示唆できることを示した。これらの情報は、肝切除を要する症例の治療に当たって決定的因子であり、本研究の臨床還元によるインパクトは絶大である。また、当研究に適用された数理学分析手法は、生命現象の本質を数理モデルとして捉えるという目的で、生態学や水産学などといった様々な領域で応用されつつあるが、医学領域との融合は少ない。当研究成果は、数理学分析手法を医学に応用し医学の進歩へ新展開をもたらしたという学術的意義を持つ。また臨床現場にて、特殊な設備導入など必要とせず、しかも高い汎用性を持つ手法を開発した、という点で社会的意義を持つ。

研究成果

• [国際共同研究] Harvard University/Massachusetts general hospital/Johns Hopkins University(米国)
• [雑誌論文] KDM5 Histone Demethylase Activity Links Cellular Transcriptomic Heterogeneity to Therapeutic Resistance. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hinohara K, Wu HJ, Sebastien Vigneau, McDonald TO, Igarashi KJ, Yamamoto KN, Madsen T, Fassl A, Egri SB, Papanastasiou M, Ding L, Peluffo G, Cohen O, Kales SC, Lal-Nag M, Rai G, Maloney DJ, Jadhav A, Simeonov A, Wagle N, Brown M, Meissner A, Sicinski P, Jaffe JD, Jeselsohn R, Gimelbrant AA, Michor F, Polyak K.
  • 雑誌名: Cancer Cell 巻: 34 号: 6 ページ: 939-953
  • DOI: 10.1016/j.ccell.2018.10.014
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Mathematical modeling identifies optimum lapatinib dosing schedules for the treatment of glioblastoma patients (2018)
  • 著者名/発表者名: Stein Shayna、Zhao Rui、Haeno Hiroshi、Vivanco Igor、Michor Franziska
  • 雑誌名: PLOS Computational Biology 巻: 14 号: 1 ページ: e1005924-e1005924
  • DOI: 10.1371/journal.pcbi.1005924
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Personalized Management of Pancreatic Ductal Adenocarcinoma Patients through Computational Modeling. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto KN, Yachida S, Nakamura A, Niida A, Oshima M, De S, Rosati LM, Herman JM, Iacobuzio-Donahue CA, Haeno H.
  • 雑誌名: Cancer Res. 巻: 77 号: 12 ページ: 3325-3335
  • DOI: 10.1158/0008-5472.can-16-1208
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Personalized Management of Pancreatic Ductal Adenocarcinoma Patients Through Computational Modeling (2017)
  • 著者名/発表者名: Kimiyo N Yamamoto, Shinichi Yachida, Akira Nakamura, Atsushi Niida, Minoru Oshima, Subhajyoti De, Lauren M Rosati, Joseph M. Herman, Christine A Iacobuzio-Donahue and Hiroshi Haeno
  • 雑誌名: Cancer research 巻: ―
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Prediction of postoperative liver regeneration from clinical information using a data-led mathematical model. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto KN Ishii M, Inoue Y, Hirokawa F, MacArthur BD, Nakamura A, Haeno H, Uchiyama K.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 34214-34214
  • DOI: 10.1038/srep34214
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] Personalized Management of Pancreatic Ductal Adenocarcinoma Patients through Computational Modeling. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kimiyo N. Yamamoto
  • 学会等名: Physical Sciences in Oncology in US
  • 国際学会
• [学会発表] Prediction of postoperative liver regeneration from clinical information using a data-led mathematical model. (2016)
  • 著者名/発表者名: 山本君代
  • 学会等名: Japan Society of Mathematical Biology
  • 発表場所: 九州大学(福岡県福岡市)
  • 年月日: 2016-09-07
  • 招待講演