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消化器癌のゲノム高次元データ解析システムを基盤とした深層学習による人工知能の開発

研究課題

研究課題/領域番号 21H02998
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分55020:消化器外科学関連
研究機関新潟大学

研究代表者

若井 俊文  新潟大学, 医歯学系, 教授 (50372470)

研究分担者 奥田 修二郎  新潟大学, 医歯学系, 教授 (00512310)
諸 和樹  新潟大学, 医歯学総合病院, 助教 (10745566)
島田 能史  新潟大学, 医歯学系, 講師 (20706460)
永橋 昌幸  新潟大学, 医歯学総合研究科, 客員研究員 (30743918)
松田 康伸  新潟大学, 医歯学系, 准教授 (40334669)
市川 寛  新潟大学, 医歯学系, 助教 (50721875)
坂田 純  新潟大学, 医歯学系, 准教授 (70447605)
宗岡 悠介  新潟大学, 医歯学総合病院, 助教 (00769391)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2021年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
キーワード消化器癌 / 深層学習 / 人工知能 / ゲノム高次元データ解析 / 腫瘍変異負荷 / マイクロサテライト不安定性 / 高次元データ解析 / ゲノム / 高次元データ解析システム
研究開始時の研究の概要

本研究の目的は、「消化器癌のゲノム高次元データ解析システムを基盤とした深層学習によりゲノム医療用人工知能AIを開発すること」である。課題A pathway解析によるシグナル伝達系の遺伝子異常の解明、課題B 培養細胞株in vitroでの抗腫瘍効果を薬理学的評価により有効性を検証、課題C 腫瘍変異負荷(Hypermutation)における癌腫側・宿主側の病理組織学的特徴の解明、課題D 深層学習による人工知能AIの開発。本研究では、病理組織画像からHypermutationや分子標的薬の抗腫瘍効果を予測可能な消化器癌に特化した人工知能AIを開発することを目指す。

研究成果の概要

本研究の目的は、「消化器癌のゲノム高次元データ解析システムを基盤とした深層学習によりゲノム医療用人工知能AIを開発すること」である。消化器癌におけるゲノム解析データ、臨床情報、病理組織画像データを収集し、統合データベース化した。ゲノム解析データ、病理画像データをリンクさせて深層学習セットを作成し、高性能コンピュータで高次元データ解析できるシステムを構築した。 大腸癌における腫瘍変異負荷量における癌腫側・宿主側の病理組織学的 特徴を解明し、深層学習による人工知能AIの開発に取り組み、病理組織画像から腫瘍変異負荷量を予測可能な人工知能AIを開発し、国内特許および国際特許を取得した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

研究成果の学術的意義、社会的意義としては、深層学習によるゲノム医療用人工知能を開発した点にある。消化器癌におけるゲノム解析データ、病理画像データをリンクさせて深層学習セットを作成し、ノイマン型PCでプログラミングを行い、Interfaceによりノイマン型PCから高性能コンピュータで高次元データ解析できるシステムを構築した。 大腸癌における腫瘍変異負荷量における癌腫側・宿主側の病理組織学的 特徴を解明し、深層学習による人工知能AIの開発に取り組み、病理組織画像から腫瘍変異負荷量を予測可能な人工知能AIを開発し、国内特許および国際特許を取得した。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 5件) 産業財産権 (4件) (うち外国 3件)

  • [雑誌論文] Integrated proteomics identifies p62-dependent selective autophagy of the supramolecular vault complex2023

    • 著者名/発表者名
      Kurusu Reo、Fujimoto Yuki、Morishita Hideaki、Noshiro Daisuke、Takada Shuhei、Yamano Koji、Tanaka Hideaki、Arai Ritsuko、Kageyama Shun、Funakoshi Tomoko、Komatsu-Hirota Satoko、Taka Hikari、Kazuno Saiko、Miura Yoshiki、Koike Masato、Wakai Toshifumi、Waguri Satoshi、Noda Nobuo N.、Komatsu Masaaki
    • 雑誌名

      Developmental Cell

      巻: - 号: 13 ページ: 1189-1205

    • DOI

      10.1016/j.devcel.2023.04.015

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Clinical Significance of Phosphorylated Sphingosine Kinase 1 Expression in Pancreatic Ductal Adenocarcinoma2023

    • 著者名/発表者名
      Nagaro H, Ichikawa H, Takizawa K, Nagahashi M, Abe S, Hirose Y, Moro K, Miura K, Nakano M, Shimada Y, Sakata J, Wakai T
    • 雑誌名

      Anticancer Res

      巻: 43 号: 9 ページ: 3969-3977

    • DOI

      10.21873/anticanres.16584

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Axillary cutaneous metastasis of colon cancer with microsatellite instability-high and BRAF V600E mutation treated with curative-intent surgery: a case report2023

    • 著者名/発表者名
      Yamai Daisuke、Shimada Yoshifumi、Ozeki Hikaru、Matsumoto Akio、Abe Kaoru、Tajima Yosuke、Nakano Mae、Ichikawa Hiroshi、Sakata Jun、Wakai Toshifumi
    • 雑誌名

      Surgical Case Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 196-196

    • DOI

      10.1186/s40792-023-01780-y

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Exosomal p38 Mitogen-activated Protein Kinase Promotes Tumour Repopulation in TP53-mutated Bile Duct Cancer Cells2022

    • 著者名/発表者名
      大澤まみ、松田康伸、坂田純、若井俊文
    • 雑誌名

      Anticancer Res

      巻: 42 号: 2 ページ: 745-757

    • DOI

      10.21873/anticanres.15533

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Histopathological characteristics and artificial intelligence for predicting tumor mutational burden-high colorectal cancer2021

    • 著者名/発表者名
      Shimada Yoshifumi、Okuda Shujiro、Watanabe Yu、Tajima Yosuke、Nagahashi Masayuki、Ichikawa Hiroshi、Nakano Masato、Sakata Jun、Takii Yasumasa、Kawasaki Takashi、Homma Kei-ichi、Kamori Tomohiro、Oki Eiji、Ling Yiwei、Takeuchi Shiho、Wakai Toshifumi
    • 雑誌名

      Journal of Gastroenterology

      巻: - 号: 6 ページ: 547-559

    • DOI

      10.1007/s00535-021-01789-w

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] NQO1 as a Marker of Chemosensitivity and Prognosis for Colorectal Liver Metastasis2021

    • 著者名/発表者名
      Hirose Y, Sakata J, Kobayashi T, Miura K, Yuza K, Nakano M, Ichikawa H, Nagahashi M, Shimada Y, Kameyama H, Wakai T
    • 雑誌名

      Anticancer Res

      巻: 41 号: 3 ページ: 1563-1570

    • DOI

      10.21873/anticanres.14916

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Urokinase-type Plasminogen Activator Is a Therapeutic Target for Overcoming Sorafenib Resistance in Hepatoma Cells2021

    • 著者名/発表者名
      Osawa M, Matsuda Y, Kinoshita Y, Wakai T
    • 雑誌名

      Anticancer Res

      巻: 41 号: 2 ページ: 645-660

    • DOI

      10.21873/anticanres.14816

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] シンポジウム4(SY-04-2)固形癌におけるゲノム医療:腫瘍外科と融合したPrecision Cancer Medicine2023

    • 著者名/発表者名
      若井俊文,島田能史,中野麻恵,田島陽介,中野雅人,宗岡悠介,臼井賢司,加納陽介,市川 寛,石川 卓,諸 和樹,土田純子,安部 舜,安藤拓也,石川博補,廣瀬雄己,三浦宏平,滝沢一泰,坂田 純,小林 隆
    • 学会等名
      第123回日本外科学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 指導医養成講座1 胆道癌における遺伝子異常2023

    • 著者名/発表者名
      若井俊文
    • 学会等名
      第59回日本胆道学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 肝内胆管癌におけるゲノム医療:腫瘍外科と融合したPrecision Cancer Medicineへの取り組み2022

    • 著者名/発表者名
      若井俊文
    • 学会等名
      第30回日本消化器関連学会週間(JDDW2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Tumor mutational burden-High大腸癌を予測する人工知能の開発2022

    • 著者名/発表者名
      島田能史、奥田修二郎、中野麻恵、松本瑛生、 田島陽介、中野雅人、石川博補、臼井賢司、加納陽介、三浦宏平、市川寛、羽入隆晃、滝沢一泰、石川卓、坂田純、小林隆、野上仁、丸山聡、瀧井康公、若井俊文
    • 学会等名
      第122回日本外科学会定期学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] NES-06-1 外科学再興シンポジウム06「ゲノム解析による外科治療の進歩」 固形癌におけるゲノム解析に基づく外科治療の現況と将来展望2021

    • 著者名/発表者名
      若井俊文
    • 学会等名
      第121回日本外科学会定期学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 固形癌におけるゲノム医療:腫瘍外科と融合したPrecision Cancer Medicineへの取り組み2021

    • 著者名/発表者名
      若井俊文
    • 学会等名
      第30回大腸Ⅱc研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [産業財産権] SYSTEM, PROGRAM, AND METHOD FOR DETERMINING HYPERMUTATED TUMOR2021

    • 発明者名
      若井俊文、奥田修二郎、島田能史
    • 権利者名
      若井俊文、奥田修二郎、島田能史
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2021
    • 取得年月日
      2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 変異型ヒトDNAポリメラーゼε2021

    • 発明者名
      若井俊文、亀山仁史、永橋昌幸、島田能史、市川 寛
    • 権利者名
      若井俊文、亀山仁史、永橋昌幸、島田能史、市川 寛
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2021
    • 取得年月日
      2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [産業財産権] SYSTEM, PROGRAM, AND METHOD FOR DETERMINING HYPERMUTATED2021

    • 発明者名
      若井俊文、奥田修二郎、島田能史、井筒 浩、兒玉啓輔
    • 権利者名
      若井俊文、奥田修二郎、島田能史、井筒 浩、兒玉啓輔
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2021
    • 取得年月日
      2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 高頻度変異型癌の判別システム、プログラム及び方法2021

    • 発明者名
      若井俊文、奥田修二郎、島田能史、井筒 浩、兒玉啓輔
    • 権利者名
      若井俊文、奥田修二郎、島田能史、井筒 浩、兒玉啓輔
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2021
    • 取得年月日
      2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 外国

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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