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がん治療効果予測に資する病理学的指標の探索と最適化

研究課題

研究課題/領域番号 21K06900
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49020:人体病理学関連
研究機関地方独立行政法人埼玉県立病院機構埼玉県立がんセンター(臨床腫瘍研究所)

研究代表者

元井 紀子  地方独立行政法人埼玉県立病院機構埼玉県立がんセンター(臨床腫瘍研究所), 病院 病理診断科, がんゲノム医療センター長 (70292878)

研究分担者 石井 源一郎  国立研究開発法人国立がん研究センター, 東病院, 科長 (00270869)
吉田 達哉  国立研究開発法人国立がん研究センター, 中央病院, 医長 (10729338)
大江 裕一郎  国立研究開発法人国立がん研究センター, 中央病院, 副院長・呼吸器内科長 (20233041)
田丸 淳一  埼玉医科大学, 医学部, 客員教授 (30188429)
白澤 昌之  北里大学, 医学部, 助教 (40898996)
青木 一教  国立研究開発法人国立がん研究センター, 研究所, 分野長 (60270675)
吉田 裕  国立研究開発法人国立がん研究センター, 中央病院, 医員 (70750751)
河野 隆志  国立研究開発法人国立がん研究センター, 研究所, 分野長 (80280783)
渡辺 俊一  国立研究開発法人国立がん研究センター, 中央病院, 科長 (80303303)
浜本 隆二  国立研究開発法人国立がん研究センター, 研究所, 分野長 (80321800)
神田 浩明  地方独立行政法人埼玉県立病院機構埼玉県立がんセンター(臨床腫瘍研究所), 病院 病理診断科, 科長(兼)診療部長 (90260067)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード形態学的バイオマーカー / 治療効果予測 / 病理組織 / デジタル病理学 / AI病理学
研究開始時の研究の概要

がんの精密医療には、バイオマーカーによる最適な治療法の選択が肝要である。本研究の目的は、ICIを含む治療効果を予測するための病理学的指標の確立と、実用化に向けての評価方法の最適化である。申請者らは、前年度までに肺癌組織の形態学的特徴量は、治療効果、再発、生存期間と関連することを見出し、従来のバイオマーカーPD-L1とは独立した「形態学的バイオマーカー」として提唱している。本研究では、臨床応用へ向けて「形態学的バイオマーカー」の評価方法の最適化を目指し、これまでの研究で課題として挙げられる2点、i) 形態評価の客観化と再現性、ii) 腫瘍微小免疫環境の評価法の最適化の研究を進める。

研究実績の概要

がんの精密医療には、バイオマーカーによる最適な治療法の選択が肝要である。本研究の目的は、ICIを含む治療効果を予測するための病理学的指標の確立と、実用化に向けての評価方法の最適化である。申請者らは、肺癌組織の形態学的特徴量は、治療効果、再発、生存 期間と関連することを見出し、従来のPD-L1とは独立した「形態学的バイオマーカー(MBM)」として有用性を提唱している。本研究では、実用化への課題であるi) 形態評価の客観化と再現性、ii) 腫瘍微小免疫環境(TIME)の評価の最適化について研究を行った。課題i)に関して、非小細胞肺癌のデジタル画像を用いて、複数病理医によるMBM目視評価と深層学習AI判定を行いICI効果予測性能を比較したところ、病理医目視評価はPD-L1よりも精度が高いことが示された(精度0.68~0.82 vs 0.48)が、評価者間の再現性は不十分で(κ値=0.4~0.5)、教育効果も限定的であった。AI判定は病理医目視と同等の成績(精度0.69)で有望であった。AI判定は再現性に利点があるが、判定結果の妥当性評価=見える化は次の課題である。課題ii)については、肺癌、食道癌を用いてTILおよび免疫関連分子の発現を検索した。免疫複合治療(ACE)を受けた肺小細胞癌、抗PD1抗体薬治療の肺LCNEC、食道扁平上皮癌NAC例について、免疫染色と画像解析を組み合わせたTIME評価法を用いて予後予測が可能であった。肺癌ではCD8 TILが高い群はICI治療効果が高かった。食道癌は治療前TIMEでは層別化は不十分だが、治療前後の変動が予後予測に有用であった。
形態学的バイオマーカーはPD-L1より治療効果予測精度が優れていた。臓器、組織型、治療薬物により、最適な評価法が異なることが示唆された。デジタル画像のMBM-AI判定は病理医目視より安定的で有望である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

研究体制の変化に伴い、成果のとりまとめに時間を要している。

今後の研究の推進方策

今後は、肺癌、食道癌での知見をもとに、大腸がん、乳癌、尿路上皮癌などの主要な固形癌で、ICIおよびICIを含む複合免疫治療の効果予測における形態学的バイオマーカーの意義を検討し、臓器横断的に腫瘍特性に合わせたMBM評価法の最適化を進める。また、実用化における課題である深層学習アルゴリズムを用いるデジタル画像AI判定の人による妥当性評価に必要なAI解析結果の見える化技術の開発を推進する。AI注目領域を可視化することで、注目領域に対象のがん細胞が含まれているかを、一義的に必要な要素として評価する。さらに共通する組織学的特徴、特に組織を構成する細胞の種類と位置関係を数値化し、病理医評価要素として主観的に評価している要素との関連性について検討する。探索的には、AI注目領域での、免疫染色によるタンパク発現、遺伝子変異、発現状態について生物学的特徴の差異を多層的に解析して、その根源的意義について検索する。

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 2件、 査読あり 15件、 オープンアクセス 11件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Impacts of tumor microenvironment during neoadjuvant chemotherapy in patients with esophageal squamous cell carcinoma2024

    • 著者名/発表者名
      Sugawara Kotaro、Fukuda Takashi、Murakami Chiaki、Oka Daiji、Yoshii Takako、Amori Gulanbar、Ishibashi Kumiko、Kobayashi Yasuhito、Hara Hiroki、Kanda Hiroaki、Motoi Noriko
    • 雑誌名

      Cancer Science

      巻: - 号: 8 ページ: 2819-2830

    • DOI

      10.1111/cas.16203

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An algorithm-based technique for counting mitochondria in cells using immunohistochemical staining of formalin-fixed and paraffin-embedded sections2024

    • 著者名/発表者名
      Sakashita Mai、Motoi Noriko、Yamamoto Gaku、Gambe Emi、Suzuki Masanori、Yoshida Yukihiro、Watanabe Shun-ichi、Takazawa Yutaka、Aoki Kazunori、Ochiai Atsushi、Sakashita Shingo
    • 雑誌名

      Journal of Cancer Research and Clinical Oncology

      巻: 150 号: 4

    • DOI

      10.1007/s00432-024-05653-1

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Neutrophil-to-lymphocyte ratio is a prognostic factor reflecting immune condition of tumor microenvironment in squamous cell lung cancer2024

    • 著者名/発表者名
      Ohashi Kana、Nishito Yukari、Fukuda Hironori、Sadahiro Ryoichi、Yoshida Yukihiro、Watanabe Shun-ichi、Motoi Noriko、Sonobe Yukiko、Mizuno Hideaki、Tsunoda Hiroyuki、Tatsumi Koichiro、Suzuki Takuji、Ochiai Atsushi、Aoki Kazunori
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 14 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-023-50378-9

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Molecular subtypes of lung adenocarcinoma present distinct immune tumor microenvironments2024

    • 著者名/発表者名
      Fukuda Hironori、Arai Kosuke、Mizuno Hideaki、Nishito Yukari、Motoi Noriko、Arai Yasuhito、他、Aoki Kazunori
    • 雑誌名

      Cancer Science

      巻: - 号: 6 ページ: 1763-1777

    • DOI

      10.1111/cas.16154

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] STAT3 Contributes a Favorable Response to Pembrolizumab Through IFN-γ-induced Apoptosis in Urothelial Cancer2024

    • 著者名/発表者名
      FUCHIZAWA HIROTAKA、ANDO KIYOHIRO、MOTOI NORIKO、IIZUKA TOSHIHIKO、INOUE MASAHARU、MITANI KOUKI、SANO YUTA、TAKENOBU HISANORI、HARUTA MASAYUKI、ONUKI RITSUKO、MATSUOKA YOH、KAMIJO TAKEHIKO、KAGEYAMA YUKIO
    • 雑誌名

      Anticancer Research

      巻: 44 号: 5 ページ: 1925-1930

    • DOI

      10.21873/anticanres.16994

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identification of telomere maintenance gene variations related to lung adenocarcinoma risk by genome‐wide association and whole genome sequencing analyses2023

    • 著者名/発表者名
      Shiraishi Kouya、Takahashi Atsushi、、et al.
    • 雑誌名

      Cancer Communications

      巻: 44 号: 2 ページ: 287-293

    • DOI

      10.1002/cac2.12498

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Clinical Characteristics and Pharmacokinetics Change of Long-Term Responders to Antiprogrammed Cell Death Protein 1 Inhibitor Among Patients With Advanced NSCLC2023

    • 著者名/発表者名
      Jo Hitomi、Yoshida Tatsuya、Yagishita Shigehiro、Ohuchi Mayu、Matsumoto Yuji、Shinno Yuki、Okuma Yusuke、Goto Yasushi、Horinouchi Hidehito、Yamamoto Noboru、Takahashi Kazuhisa、Motoi Noriko、Hamada Akinobu、Ohe Yuichiro
    • 雑誌名

      JTO Clinical and Research Reports

      巻: 4 号: 4 ページ: 100474-100474

    • DOI

      10.1016/j.jtocrr.2023.100474

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Clinicopathological characteristics and molecular analysis of lung cancer associated with ciliated muconodular papillary tumor/bronchiolar adenoma2023

    • 著者名/発表者名
      Higashiyama Masahiro、Motoi Noriko、Yotsukura Masaya、Yoshida Yukihiro、Nakagawa Kazuo、Yagishita Shigehiro、Shirasawa Masayuki、Yoshida Tatsuya、Shiraishi Kouya、Kohno Takashi、Ohe Yuichiro、Watanabe Shun‐ichi
    • 雑誌名

      Pathology International

      巻: 73 号: 5 ページ: 188-197

    • DOI

      10.1111/pin.13316

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Defining Morphologic Features of Invasion in Pulmonary Nonmucinous Adenocarcinoma With Lepidic Growth: A Proposal by the International Association for the Study of Lung Cancer Pathology Committee2023

    • 著者名/発表者名
      Thunnissen Erik、Beasley Mary Beth、Borczuk Alain、Dacic Sanja、Kerr Keith M.、Lissenberg-Witte Birgit、Minami Yuko、Nicholson Andrew G.、Noguchi Masayuki、Sholl Lynette、Tsao Ming-Sound、Le Quesne John、Roden Anja C.、Chung Jin-Haeng、Yoshida Akihiko、Moreira Andre L.、et al. Motoi Noriko、et al.
    • 雑誌名

      Journal of Thoracic Oncology

      巻: 18 号: 4 ページ: 447-462

    • DOI

      10.1016/j.jtho.2022.11.026

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Influences of intratumoral heterogeneity on assessment of tumor microenvironment in esophageal squamous cell carcinoma2022

    • 著者名/発表者名
      Sugawara Kotaro、Fukuda Takashi、Kishimoto Yutaka、Oka Daiji、Yoshii Takako、Hara Hiroki、Uemura Yukari、Kawashima Yoshiyuki、Kanda Hiroaki、Motoi Noriko
    • 雑誌名

      Cancer Science

      巻: 114 号: 3 ページ: 1180-1191

    • DOI

      10.1111/cas.15665

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Baseline PD-L1 expression and tumour-infiltrated lymphocyte status predict the efficacy of durvalumab consolidation therapy after chemoradiotherapy in unresectable locally advanced patients with non-small-cell lung cancer2022

    • 著者名/発表者名
      Shirasawa Masayuki、Yoshida Tatsuya、Imabayashi Tatsuya、Okuma Kae、Matsumoto Yuji、Masuda Ken、Shinno Yuki、Okuma Yusuke、Goto Yasushi、Horinouchi Hidehito、Tsuchida Takaaki、Yamamoto Noboru、Nakayama Yuko、Watanabe Shun-ichi、Motoi Noriko、Ohe Yuichiro
    • 雑誌名

      European Journal of Cancer

      巻: 162 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1016/j.ejca.2021.11.013

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Concurrent High PD-L1 Expression and CD8+ Immune Cell Infiltration Predict PD-1 Blockade Efficacy in Advanced EGFR-Mutant NSCLC Patients2022

    • 著者名/発表者名
      Shimoda Yukiko、Shibaki Ryota、Yoshida Tatsuya、Murakami Shuji、Shirasawa Masayuki、Torasawa Masahiro、Matsumoto Yuji、Masuda Ken、Shinno Yuki、Okuma Yusuke、Goto Yasushi、Horinouchi Hidehito、Yamamoto Noboru、Ohe Yuichiro、Motoi Noriko
    • 雑誌名

      Clinical Lung Cancer

      巻: 23 号: 6 ページ: 477-486

    • DOI

      10.1016/j.cllc.2022.04.001

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] “Real” Tumor-Spread Through Air Spaces of Lung Adenocarcinoma Presented Intrapulmonary Metastases Through Bronchiole Air Spaces: A Case Report2022

    • 著者名/発表者名
      Kaku Sawako、Motoi Noriko、Watanabe Hirokazu、Yoshida Yukihiro、Watanabe Shun-ichi、Kusumoto Masahiko
    • 雑誌名

      JTO Clinical and Research Reports

      巻: 3 号: 2 ページ: 100273-100273

    • DOI

      10.1016/j.jtocrr.2021.100273

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comparative Study on the Efficacy and Exposure of Molecular Target Agents in Non?small Cell Lung Cancer PDX Models with Driver Genetic Alterations2021

    • 著者名/発表者名
      Jo Hitomi、Yagishita Shigehiro、Hayashi Yoshiharu、Ryu Shoraku、Suzuki Mikiko、Kohsaka Shinji、Ueno Toshihide、Matsumoto Yuji、Horinouchi Hidehito、Ohe Yuichiro、Watanabe Shun-ichi、Motoi Noriko、Yatabe Yasushi、Mano Hiroyuki、Takahashi Kazuhisa、Hamada Akinobu
    • 雑誌名

      Molecular Cancer Therapeutics

      巻: 21 号: 2 ページ: 359-370

    • DOI

      10.1158/1535-7163.mct-21-0371

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comprehensive assessment of PD-L1 expression, tumor mutational burden and oncogenic driver alterations in non-small cell lung cancer patients treated with immune checkpoint inhibitors2021

    • 著者名/発表者名
      Yoh Kiyotaka、Matsumoto Shingo、Furuya Naoki、Nishino Kazumi、Miyamoto Shingo、Oizumi Satoshi、Okamoto Norio、Itani Hidetoshi、Kuyama Shoichi、Nakamura Atsushi、Nishi Koichi、Fukuda Ikue、Tsuta Koji、Hayashi Yuichiro、Motoi Noriko、Ishii Genichiro、Goto Koichi
    • 雑誌名

      Lung Cancer

      巻: 159 ページ: 128-134

    • DOI

      10.1016/j.lungcan.2021.07.015

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] LC-SCRUMコホートを用いたICI反応予測における形態学的バイオマーカーの意義2024

    • 著者名/発表者名
      元井紀子 石井源一郎 滝哲郎 亜森グランバル 永田真莉乃 村上千明 葉清隆 後藤功一 喜友名朝春 神田浩明
    • 学会等名
      第113回日本病理学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 特徴的な病態に着目した肺がんの病理;基礎から診断まで 肺癌の形態と臨床的意義 STASとMBM2023

    • 著者名/発表者名
      元井紀子
    • 学会等名
      第112回日本病理学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Drug response prediction using deep neural network trained by adaptive resampling of histopathological images2022

    • 著者名/発表者名
      Kiyuna, Tomoharu, Noriko Motoi, Hiroshi Yoshida, Hidehito Horinouchi, Tatsuya Yoshida, Takashi Kohno, Shun-ichi Watanabe, Yuichiro Ohe, and Atsushi Ochiai
    • 学会等名
      SPIE Medical Imaging
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 肺癌診療における細胞診の役割2022

    • 著者名/発表者名
      元井紀子
    • 学会等名
      第61回日本臨床細胞学会秋期大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 肺癌ゲノム検査における細胞診の役割:検査に適した検体とは?2022

    • 著者名/発表者名
      元井紀子
    • 学会等名
      第63回日本臨床細胞学会総会春期大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 神経内分泌腫瘍の診断と治療 進行/再発肺大細胞神経内分泌癌における,Pd-1阻害剤の効果と腫瘍免疫微小環境との関連についての検討,2021

    • 著者名/発表者名
      白澤 昌之, 吉田 達哉, 関根 克敏, 神田 慎太郎, 松元 祐司, 増田 健, 新野 祐樹, 大熊 裕介, 後藤 悌, 堀之内 秀仁, 山本 昇, 渡辺 俊一, 元井 紀子, 大江 裕一郎.
    • 学会等名
      第62回日本肺癌学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 進行期NSCLCにおける悪液質の病態およびPembrolizumab治療効果の関係2021

    • 著者名/発表者名
      徐 仁美, 吉田 達哉, 柳下 薫寛, 堀之内 秀仁, 松元 祐司, 新野 祐樹, 大熊 裕介, 後藤 悌, 山本 昇, 元井 紀子, 大江 裕一郎
    • 学会等名
      第62回日本肺癌学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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