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膵癌生検組織を用いた次世代診断技術開発:人工知能病理診断と包括的1細胞遺伝子解析

研究課題

研究課題/領域番号 21K07969
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53010:消化器内科学関連
研究機関和歌山県立医科大学

研究代表者

北野 雅之  和歌山県立医科大学, 医学部, 教授 (50314571)

研究分担者 橋本 真一  和歌山県立医科大学, 先端医学研究所, 教授 (00313099)
村田 晋一  和歌山県立医科大学, 医学部, 教授 (20229991)
蘆田 玲子  和歌山県立医科大学, 医学部, 准教授 (90570581)
桑原 崇通  愛知県がんセンター(研究所), がん予防研究分野, 研究員 (10816408)
原 和生  愛知県がんセンター(研究所), がん予防研究分野, 研究員 (80740258)
越川 卓  修文大学, 医療科学部, 教授 (80153526)
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
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード超音波内視鏡 / 膵癌 / 膵腫瘍 / 穿刺生検 / 人工知能 / 遺伝子発現 / 病理診断 / 包括的1細胞遺伝子解析 / 超音波内視鏡下穿刺吸引生検 / EUS-FNA / 遺伝子解析
研究開始時の研究の概要

超音波内視鏡下穿刺吸引生検(EUS-FNA)は膵癌診断において重要な役割を担っているが、本研究ではEUS-FNA検体を用いた以下の次世代診断技術を開発することを目的とする。
A. 膵腫瘍性病変のEUS-FNA検体において、人工知能を用いた迅速細胞診法により、内視鏡検査時に病理医の立ち合いを不要とする診断システムを開発する。
B. 膵癌のEUS-FNA検体において網羅的な細胞集団解析および包括的1細胞遺伝子解析が可能がどうかを検討する。さらに、本法により腫瘍を取り巻く微小環境の細胞群・分子群のネットワークを解明し、化学療法効果予測・個別化医療に応用できるかを検討する。

研究成果の概要

本研究では、EUS-FNA検体を用いた膵腫瘍性病変の次世代診断技術を開発した。まず、人工知能(AI)を用いた迅速細胞診(AI-ROSE)の開発を行った。開発したAI-ROSEを用いた外的検証では、悪性度を3群に分けた場合および2群に分けた場合の正診率は89.8%および95.1%と良好な結果が得られた。また、AI-ROSEの膵腫瘍に対する正診率(93.3%)は、内視鏡医の正診率(68.3%)を有意に上回っていることが判明した。また、膵癌のEUS-FNA24検体において、網羅的な遺伝子解析を行ったところ、全例において次世代シークエンサーを用いたRNA遺伝子発現が定量できた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

画像診断あるいは病理診断におけるAI技術およびその有用性は報告されているが、ROSEに応用することが本研究の独創的な点である。開発されたAI-ROSEで信頼性の高い診断精度が得られたため、病理医が内視鏡検査検査に立ち会う必要がなくなり、不足している病理医数を補完する技術になりうることが期待される。また、膵癌のEUS-FNA検体において、新規遺伝子解析により腫瘍組織を構成するRNA遺伝子を同定できることが判明したため、膵癌組織内の転移や耐性関連遺伝子を同定すること、腫瘍を取り巻く微小環境の細胞群・分子群のネットワークを解明することに発展することが期待される。

報告書

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

    (10件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] K-ras gene mutation analysis to diagnosis pancreatic adenocarcinoma from endoscopic ultrasound-guided tissue acquisition; a systematic review and meta-analysis2024

    • 著者名/発表者名
      Tamura Takashi、Ashida Reiko、Wan Ke、Shimokawa Toshio、Kitano Masayuki
    • 雑誌名

      Pancreatology

      巻: 24 号: 1 ページ: 78-87

    • DOI

      10.1016/j.pan.2023.11.012

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 膵疾患に対するEUS-FNAにおける迅速細胞診AI(AI-ROSE)の開発2024

    • 著者名/発表者名
      桑原崇通、蘆田玲子、原和生
    • 学会等名
      第110回日本消化器病学会総会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Development and validation of artificial intelligence-based rapid on-site cytologic evaluation during endoscopic ultrasound guided fine needle aspiration for pancreatic mass.2023

    • 著者名/発表者名
      Takamichi Kuwahara, Reiko Ashida, Koshikawa Takashi, Kenji Yamao,Kazuo Hara, Masayuki Kitano
    • 学会等名
      Digestive Disease Week 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Diagnostic value of artificial intelligence-based rapid on-site cytologic evaluation during EUS-FNA for pancreatic tumor.2023

    • 著者名/発表者名
      Reiko Ashida, Takamichi Kuwahara, Takashi Koshikawa, Kenji Yamao, Kazuo Hara, Masayuki Kitano
    • 学会等名
      Asian Pacific Digestive Week 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Contrast-enhanced endoscopic ultrasound2023

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Kitano
    • 学会等名
      Wolrd Federation of Societies for Ultrasound in Medicine and Biology 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Strategies for avoiding complications of EUS-guided intervention2023

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Kitano
    • 学会等名
      Society of Gstrointestinal Intervention 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 超音波内視鏡を用いた膵疾患の診断2023

    • 著者名/発表者名
      北野雅之
    • 学会等名
      第105回日本消化器内視鏡学会総会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 膵癌早期診断ストラテジーの現状と課題2023

    • 著者名/発表者名
      北野雅之、山下泰伸、蘆田玲子
    • 学会等名
      第109回日本消化器病総会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 膵癌早期診断ストラテジー ~ガイドライン2022年版の解説を含めて~2023

    • 著者名/発表者名
      北野雅之
    • 学会等名
      第51回消化器がん検診学会近畿地方会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Novel treatment using combination of newly developed microbubbles and ultrasound to increase vascular permeability of anti-cancer drug2023

    • 著者名/発表者名
      REIKO ASHIDA
    • 学会等名
      Digestive Disease Week 2023
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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