人工知能を用いた大腸腫瘍における新規診断学と急速発育癌の遺伝学的本質の解明

• 研究課題/領域番号: 21K20881
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 0902:内科学一般およびその関連分野
• 研究機関: 東京医科大学
• 研究代表者: 山口 隼 東京医科大学, 医学部, 助教 (90617721)
• 研究期間 (年度): 2021-08-30 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 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: Interval cancer / 大腸癌 / 人工知能 / AI / 急速発育癌 / interval cancer

研究開始時の研究の概要

国際的に内視鏡検査精度が向上する一方で、短期間での検査間隔における急速発育癌の発生に関わる分子学的背景は未だ不透明である。人工知能（AI）を用いた大腸内視鏡診断支援システムは高精度かつリアルタイムでの病理診断予測を可能とした革新的な新規ツールの位置づけにあるが、遺伝子分野への応用例はない。本研究では、前癌病変に対するAI診断の基礎的研究を完成し、急速発育癌のバイオマーカー、遺伝子解析の全貌を解明する。この成果で、AIを基軸とした内視鏡診断、遺伝子診断を融合させた新規診断学を確立し、さらなる大腸癌減少への新たな波及効果を得たい。

研究成果の概要

AIを用いた自動病変検出支援ソフトウェアを用いた大腸内視鏡検査では術者の平均ADRは31.3%、PDRは68.3%、SDRは12.5%であった。AI自動診断システムにて内視鏡画像から多種類の特微量を自動抽出し、病理診断をリアルタイムで行った結果、腫瘍存在確率の出力結果は平均91.6%であった。Interval cancerのうちT1癌はTis癌と比較しNPGtypeがPG typeより有意に多かった。右側結腸のSSA/Pから急速発育した症例も散見された。本研究から、AIにて内視鏡的切除をすべき真の前駆病変の同定が可能であれば、急速発育癌の新たな知見と治療の波及効果が得られると予想された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

国際的に内視鏡検査精度が向上する一方で、短期間での検査間隔における急速発育癌の発生に関わる分子学的背景は未だ不透明である。人工知能（AI）を用いた大腸内視鏡診断支援システムは高精度かつリアルタイムでの病理診断予測を可能とした革新的な新規ツールの位置づけにあるが、遺伝子分野への応用例はない。本研究では、前癌病変に対するAI診断の基礎的研究を完成し、急速発育癌のバイオマーカー、遺伝子解析の全貌を解明する。この成果で、AIを基軸とした内視鏡診断、遺伝子診断を融合させた新規診断学を確立し、さらなる大腸癌減少への新たな波及効果を得たい。

研究成果

• [雑誌論文] Significance Of Rescue Hybrid Endoscopic Submucosal Dissection In Difficult Colorectal Cases (2023)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi H, Fukuzawa M, Kawai T, Muramatsu T, Matsumoto T, Uchida K, Koyama Y, Madarame A, Morise T, Sugimoto A, Kono S, Naito S, Nagata N, Sugimoto M, Itoi T
  • 雑誌名: Clinical endoscopy 巻: -
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Visibility of early gastric cancers by texture and color enhancement imaging using a high-definition ultrathin transnasal endoscope (2023)
  • 著者名/発表者名: Koyama Y, Sugimoto M, Kawai T, Mizumachi M, Yamanishi F, Matsumoto S, Suzuki Y, Nemoto D, Shinohara H, Ichimiya T, Muramatsu T, Kagawa Y, Matsumoto T, Madarame A, Morise T, Uchida K, Yamaguchi H, Kono S, Naito S, Fukuzawa M, Itoi T
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 13(1) 号: 1 ページ: 1994-1994
  • DOI: 10.1038/s41598-023-29284-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Targeted Metabolomic Profiling of Plasma Samples in Gastric Cancer by Liquid Chromatography-Mass Spectrometry (2022)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Taisuke、Fukuzawa Masakatsu、Itoi Takao、Sugimoto Masahiro、Aizawa Yumi、Sunamura Makoto、Kawai Takashi、Koyama Yohei、Madarame Akira、Morise Takashi、Yamaguchi Hayato、Sugimoto Akihiko、Yamauchi Yoshiya、Kono Shin、Naito Sakiko
  • 雑誌名: Digestion 巻: 104 号: 2 ページ: 97-108
  • DOI: 10.1159/000526864
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prediction of depth of invasion and lymph node metastasis in superficial pharyngeal cancer by magnifying endoscopy using the Japan Esophageal Society Classification (2022)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi H, Kawai T, Fukuzawa M, Nemoto D, Kagawa Y, Kono S, Naito S, Sato H, Nagata N, Sugimoto M, Tsukahara K, Itoi T
  • 雑誌名: DEN open 巻: 3 号: 1
  • DOI: 10.1002/deo2.151
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Efficacy of endoscopic clip closure for nonperforated muscle layer exposure during esophageal endoscopic submucosal dissection (2022)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi H, Fukuzawa M, Kawai T, Uchida K, Koyama Y, Madarame A, Morise T, Sugimoto A, Kono S, Naito S, Itoi T
  • 雑誌名: Dis Esophagus 巻: 35(10)
  • DOI: 10.1093/dote/doac009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Validation of the BEST-J score, a prediction model for bleeding after endoscopic submucosal dissection for early gastric cancer: a multicenter retrospective observational study (2022)
  • 著者名/発表者名: Kagawa Y, Fukuzawa M, Sugimoto M, Madarame A, Yamaguchi H, Uchida K, Morise T, Koyama Y, Sugimoto A, Yamauchi Y, Kono S, Naito S, Yamamoto K, Kishimoto Y, Inuyama M, Kawai T, Itoi T
  • 雑誌名: Surgical Endoscopy 巻: - 号: 10 ページ: 7240-7249
  • DOI: 10.1007/s00464-022-09096-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Diagnostic efficacy of the Japan NBI Expert Team classification with dual-focus magnification for colorectal tumors (2022)
  • 著者名/発表者名: Koyama Y, Fukuzawa M, Kono S, Madarame A, Morise T, Uchida K, Yamaguchi H, Sugimoto A, Nagata N, Kawai T, Takamaru H, Sekiguchi M, Yamada M, Sakamoto T, Matsuda T, Saito Y, Itoi T
  • 雑誌名: Surgical endoscopy 巻: 36(7) 号: 7 ページ: 5032-5040
  • DOI: 10.1007/s00464-021-08863-7
  • 査読あり
• [学会発表] AYA世代大腸癌における医療対策の現状と課題 (2023)
  • 著者名/発表者名: 山口 隼
  • 学会等名: 第98回 大腸癌研究会学術集会
• [学会発表] AYA(Adolescents and Young Adults)世代の大腸癌における臨床的特徴と医療対策 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山口 隼
  • 学会等名: 第115回 日本消化器内視鏡学会関東支部例会