RNA-seq解析における深層学習方法論の開発と肉腫診療への応用

• 研究課題/領域番号: 20K09453
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分56020:整形外科学関連
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 小林 寛 東京大学, 医学部附属病院, 講師 (20407951)
• 研究分担者: 篠田 裕介 埼玉医科大学, 医学部, 教授 (80456110) ; 谷口 優樹 東京大学, 医学部附属病院, 講師 (80722165)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 骨軟部腫瘍 / 未分化多形肉腫 / 深層学習 / 軟部肉腫 / 肉腫 / RNA-seq解析

研究開始時の研究の概要

本研究は、公開データベースおよび多施設共同研究の肉腫臨床検体を用い、深層学習を用いたRNA-seq解析によって未分化多形肉腫の病態解明と再分類を行うことを目的としている。なかでも未分化多形肉種は、病理学的に分類不可能なものとして分類されているが、本研究によりこれまで未解明であった未分化多形肉腫の発現パターンを基にした再分類を行い、新規治療法的・バイオマーカーの同定が可能である可能性がある。

研究成果の概要

肉腫は筋肉、脂肪などの間葉系細胞を起源とする悪性腫瘍で、非常に稀であるにも関わらず、約70種の組織型からなり、診断が困難なことがある。未分化多型肉腫は軟部組織に生じる最も頻度の高い肉腫で、その他の『明確な分化方向や特異的融合遺伝子を持つ腫瘍』を除外した結果として診断される。本研究は、未分化多形肉腫の遺伝子発現のデータを深層学習を用いて未分化多形肉腫の再分類、層別化、病態解明を目指したものである。現時点では、他の肉腫と区別しうる特徴を捉えることはできていないが、今後はさらに、臨床情報を調査し、未分化多形肉腫の層別化によって臨床的応用、新規治療につながる異常について解析する予定である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

未分化多形肉腫は肉腫の中でも高頻度に発生する高悪性度の肉腫である。未分化多形肉腫といっても臨床的には治療への反応、予後が異なるものが含まれていると考えられる。そのため、遺伝子発現データを深層学習を用いて未分化多形肉腫を再分類し、適切な治療方針、新規治療法の開発を目指した新規性のある研究である。本研究によって、臨床情報の特徴を抽出する未分化多形肉腫の層別化には完全には至らなかったが、引き続きデータを集積して臨床応用、新規治療開発に繋げえられるようにさらなる解析を行なっていく予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Prognostic factors and treatment outcomes in patients with pleomorphic rhabdomyosarcoma: a population-based cohort study (2024)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Hiroshi、Okajima Koichi、Zhang Liuzhe、Hirai Toshihide、Ishibashi Yuki、Tsuda Yusuke、Ikegami Masachika、Kawai Akira、Tanaka Sakae
  • 雑誌名: Japanese Journal of Clinical Oncology 巻: 54 号: 4 ページ: 471-478
  • DOI: 10.1093/jjco/hyad188
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] BRAF mutations and concurrent alterations in patients with soft tissue sarcoma (2023)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Hiroshi、Zhang Liuzhe、Okajima Koichi、Ishibashi Yuki、Hirai Toshihide、Tsuda Yusuke、Ikegami Masachika、Kage Hidenori、Shinozaki‐Ushiku Aya、Oda Katsutoshi、Tanaka Sakae
  • 雑誌名: Genes, Chromosomes and Cancer 巻: 62 号: 11 ページ: 648-654
  • DOI: 10.1002/gcc.23182
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Role of adjuvant chemotherapy in patients with localized, undifferentiated pleomorphic sarcoma of soft tissue: a population-based cohort study. (2022)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi H, Zhang L, Hirai T, Tsuda Y, Ikegami M, Tanaka S.
  • 雑誌名: Int J Clin Oncol. 巻: 27(4) ページ: 802-810
• [雑誌論文] Clinical characteristics of undifferentiated pleomorphic sarcoma of bone and the impact of adjuvant chemotherapy on the affected patients: a population-based cohort study. (2022)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi H, Zhang L, Hirai T, Tsuda Y, Ikegami M, Tanaka S.
  • 雑誌名: Jpn J Clin Oncol. 巻: 52(6) ページ: 589-598
• [雑誌論文] Role of adjuvant chemotherapy in patients with localized, undifferentiated pleomorphic sarcoma of soft tissue: a population-based cohort study. (2022)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi H, Zhang L, Hirai T, Tsuda Y, Ikegami M, Tanaka S.
  • 雑誌名: Int J Clin Oncol 巻: 27 号: 4 ページ: 802-810
  • DOI: 10.1007/s10147-021-02102-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imaging characteristics of NTRK-rearranged spindle cell neoplasm of the soft tissue: A case report. (2022)
  • 著者名/発表者名: Takamiya Akihiro、Ishibashi Yuki、Makise Naohiro、Hirata Makoto、Ushiku Tetsuo、Tanaka Sakae、Kobayashi Hiroshi.
  • 雑誌名: Journal of Orthopaedic Science 巻: S0949-2658(21) 号: 6 ページ: 00367-5
  • DOI: 10.1016/j.jos.2021.11.002
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comparison of clinical features and outcomes of patients with leiomyosarcoma of bone and soft tissue: a population-based cohort study. (2022)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi H, Zhang L, Hirai T, Tsuda Y, Ikegami M, Tanaka S.
  • 雑誌名: Jpn J Clin Oncol. 巻: 52 号: 2 ページ: 143-150
  • DOI: 10.1093/jjco/hyab176
  • 査読あり
• [雑誌論文] MicroSEC; Sequence error filtering pipeline for formalin-fixed and paraffin-embedded samples. (2021)
  • 著者名/発表者名: Ikegami M, Kohsaka S, Hirose T, Ueno T, Inoue S, Konomata N, Yamauchi H, Mori T, Sekine S, Inamoto Y, Yatabe Y, Kobayashi H, Tanaka S, Mano H.
  • 雑誌名: Commun Biol 巻: 4 号: 1 ページ: 1396-1396
  • DOI: 10.1038/s42003-021-02930-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Scapular Angiomatoid Fibrous Histiocytoma with EWSR1-CREB1 Fusion in an Adult Patient (2021)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi H, Makise N, Shinozaki-Ushiku A, Ishibashi Y, Ikegami M, Kohsaka S, Ushiku T, Oda K, Miyagawa K, Aburatani H, Mano H, Tanaka S.
  • 雑誌名: Case Rep Orthop 巻: 2021 ページ: 9434222-9434222
  • DOI: 10.1155/2021/9434222
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hemangioma of the Rib Mimicking Chondrosarcoma: A Report of Two Cases and Literature Review. (2021)
  • 著者名/発表者名: Tsuda Y, Kobayashi H, Makise N, Zhang L, Shinoda Y, Ushiku T, Tanaka S.
  • 雑誌名: Case Rep Orthop. 巻: - ページ: 1-5
  • DOI: 10.1155/2021/9996380
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prognostic factors and impact of surgery in patients with metastatic soft tissue sarcoma at diagnosis: A population-based cohort study (2021)
  • 著者名/発表者名: Zhang Liuzhe、Akiyama Toru、Fukushima Takashi、Iwata Shintaro、Tsuda Yusuke、Takeshita Katsushi、Kawai Akira、Tanaka Sakae、Kobayashi Hiroshi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Clinical Oncology 巻: - 号: 6 ページ: 918-926
  • DOI: 10.1093/jjco/hyab033
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Predictive factors of the 30-day mortality after surgery for spinal metastasis: Analysis of a nationwide database (2020)
  • 著者名/発表者名: Sawada Ryoko、Yamana Hayato、Shinoda Yusuke、Tsuda Yusuke、Matsui Hiroki、Fushimi Kiyohide、Kobayashi Hiroshi、Matsubayashi Yoshitaka、Yasunaga Hideo、Tanaka Sakae、Haga Nobuhiko
  • 雑誌名: Journal of Orthopaedic Science 巻: - 号: 4 ページ: 666-671
  • DOI: 10.1016/j.jos.2020.07.015
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Surgical margin for phosphaturic mesenchymal tumors in soft tissues: An analysis of the radiological histopathological correlation (2020)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Hiroshi、Makise Naohiro、Ito Nobuaki、Koga Minae、Zhang Liuzhe、Ishibashi Yuki、Ikegami Masachika、Shinoda Yusuke、Akiyama Toru、Ushiku Tetsuo、Tanaka Sakae
  • 雑誌名: Journal of Orthopaedic Science 巻: - 号: 5 ページ: 870-877
  • DOI: 10.1016/j.jos.2020.07.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prediction of pathological fracture in patients with lower limb bone metastasis using computed tomography imaging (2020)
  • 著者名/発表者名: Shinoda Yusuke、Sawada Ryoko、Ishibashi Yuki、Akiyama Toru、Zhang Liuzhe、Hirai Toshihide、Oka Hiroyuki、Ohki Takahiro、Ikegami Masachika、Okajima Koichi、Okuma Tomotake、Kobayashi Hiroshi、Goto Takahiro、Haga Nobuhiko、Tanaka Sakae
  • 雑誌名: Clinical & Experimental Metastasis 巻: 37 号: 5 ページ: 607-616
  • DOI: 10.1007/s10585-020-10053-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Skeletal muscle measurements predict surgical wound complications but not overall survival in patients with soft tissue sarcoma (2020)
  • 著者名/発表者名: Hirai Toshihide、Kobayashi Hiroshi、Okuma Tomotake、Ishibashi Yuki、Ikegami Masachika、Ohki Takahiro、Shinoda Yusuke、Okajima Koichi、Zhang Liuzhe、Akiyama Toru、Goto Takahiro、Tanaka Sakae
  • 雑誌名: Japanese Journal of Clinical Oncology 巻: 50 号: 10 ページ: 1168-1174
  • DOI: 10.1093/jjco/hyaa100
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-throughput functional evaluation of BRCA2 variants of unknown significance. (2020)
  • 著者名/発表者名: Ikegami, M., Kohsaka, S., Ueno, T., Momozawa, Y., Inoue, S., Tamura, K., Shimomura, A., Hosoya, N., Kobayashi, H., Tanaka, S., Mano, H.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 11 号: 1 ページ: 2573-2573
  • DOI: 10.1038/s41467-020-16141-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 骨軟部腫瘍におけるRNAパネルの活用 (2023)
  • 著者名/発表者名: 小林寛
  • 学会等名: 第5６回 日本整形外科学会 骨軟部腫瘍学術集会
• [学会発表] 限局性悪性末梢神経鞘腫瘍に対する周術期化学療法と放射線治療は有効か？-全国骨・軟部腫瘍登録データを用いた研究 (2023)
  • 著者名/発表者名: 小林寛、張劉喆、平井利英、津田祐輔、池上政周、川井章、田中栄
  • 学会等名: 第９６回日本整形外科学会学術総会
• [学会発表] 四肢・体幹軟部発生の限局性未分化多形肉腫における補助化学療法の役割-全国骨・軟部腫瘍登録データを用いた研究― (2022)
  • 著者名/発表者名: 小林寛、張劉喆、平井利英、津田祐輔、池上政周、田中栄
  • 学会等名: 第55回 日本整形外科学会 骨軟部腫瘍学術集会
• [学会発表] 骨軟部腫瘍におけるゲノム医療の現状と未来－がん遺伝子パネル検査のタイミングとパネルの選択 (2022)
  • 著者名/発表者名: 小林寛
  • 学会等名: 第55回 日本整形外科学会 骨軟部腫瘍学術集会
• [備考] 東京大学医学部附属病院 整形外科・脊椎外科
  • URL: http://www.u-tokyo-ortho.jp/
• [備考] 東京大学医学部附属病院 整形外科・脊椎外科
  • URL: http://www.u-tokyo-ortho.jp/