院内リアルワールドデータに基づく，がんを対象とした数ヶ月余命予測システムの開発

• 研究課題/領域番号: 22K08874
• 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55020:消化器外科学関連
• 研究機関: 下関市立大学
• 研究代表者: 中上 裕有樹 下関市立大学, 経済学研究科, 准教授 (30843304)
• 研究分担者: 中津井 雅彦 山口大学, 大学院医学系研究科, 教授(特命) (10509532) ; 浅井 義之 山口大学, 大学院医学系研究科, 教授 (00415639) ; 新藤 芳太郎 山口大学, 医学部附属病院, 助教 (70749811) ; 渡邊 裕策 山口大学, 医学部附属病院, 助教 (80799437) ; 田邉 剛 山口大学, 大学院医学系研究科, 教授 (80260678)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2024年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円); 2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2022年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
• キーワード: ヘルスデータサイエンス / 消化器がん / リアルワールドデータ / 臨床検査 / 個別化治療 / データサイエンス

研究開始時の研究の概要

新たな発想でがん患者の予後を高精度で予測出来れば，システマティックに患者のQuality of Lifeを向上させる治療法選択が可能になる．本研究では，山口大学医学部附属病院受診がん患者の大規模時系列臨床検査値及び予後データのリアルワールドデータに基づいて，患者の余命予測を行う機械学習モデルを構築する．従来研究とは異なる視点で，機械学習手法に予測根拠の解釈が可能な説明可能Artificial Intelligence（AI）を組み合わせることによって予測に使用する臨床検査の項目を限定せずより高精度な予測を目指す．我が国に於けるAIホスピタルの実装の一部としての活用も期待できる．

研究実績の概要

1981年以降、日本人の死因のトップは一貫して悪性新生物（がん）である。現在に於いて国内のがん新規患者数は2021年で101万人、がん死亡数が38万人と予測され、山口県においても年間のがん新規患者数が10,000人程度、死亡者数が5,000人程度で推移するなど、いずれも高いレベルにある。がんに対する医療体制の充実は、国民、県民の生命や健康的な生活を維持するための喫緊かつ重要な課題である。がんに対する治療は患者の体への負荷や副作用・有害事象の発生など、患者の負担も大きく、患者の状態に応じた適切な治療手段の選択が求められる。患者の現在および過去の状態から将来の予後を予測し、医療従事者や患者へ提示することができれば、治療方法を選択するための参考となり、患者QOL（Quality of Life）の向上が期待できる。そこで本研究では、国内及び県内において罹患率の高い胃がん・大腸がん、及び五年生存率が低い膵がん・食道がんをターゲットとし、患者の臨床検査値及び予後データに基づいて、患者の余命予測を行う機械学習モデルを構築する。
令和5年度は機械学習手法による予測モデルの構築として，①学習・検証用データセットの構築 ②統計的多次元データ解析法・機械学習法による予測モデル構築を行った．複数の統計的なデータの次元の縮約法や複数の統計的なモデル構築より予測の評価を行うと，目標としていた基準を上回る結果（予測評価：0.8以上）が得られた．

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

主たる学内での研究実施場所の変更，また新学部設置のため研究代表者のその他の業務の多忙により，若干の遅れが生じている．

今後の研究の推進方策

説明可能AI技術による予測根拠の可視化　検証結果のフィードバックおよび再学習を行っていく．

研究成果

• [雑誌論文] High serum proteinase-3 levels predict poor progression-free survival and lower efficacy of bevacizumab in metastatic colorectal cancer (2024)
  • 著者名/発表者名: Furuya Kei、Nakajima Masao、Tsunedomi Ryouichi、Nakagami Yuki、Xu Ming、Matsui Hiroto、Tokumitsu Yukio、Shindo Yoshitaro、Watanabe Yusaku、Tomochika Shinobu、Maeda Noriko、Iida Michihisa、Suzuki Nobuaki、Takeda Shigeru、Hazama Shoichi、Ioka Tatsuya、Hoshii Yoshinobu、Ueno Tomio、Nagano Hiroaki
  • 雑誌名: BMC Cancer 巻: 24 号: 1 ページ: 165-165
  • DOI: 10.1186/s12885-024-11924-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] IL-6 Levels Correlate with Prognosis and Immunosuppressive Stromal Cells in Patients with Colorectal Cancer (2023)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Tsunenori、Tsunedomi Ryouichi、Nakajima Masao、Suzuki Nobuaki、Yoshida Shin、Tomochika Shinobu、Xu Ming、Nakagami Yuki、Matsui Hiroto、Tokumitsu Yukio、Shindo Yoshitaro、Watanabe Yusaku、Iida Michihisa、Takeda Shigeru、Hazama Shoichi、Tanabe Tsuyoshi、Ioka Tatsuya、Hoshii Yoshinobu、Kiyota Akifumi、et al.
  • 雑誌名: Annals of Surgical Oncology 巻: 30 号: 8 ページ: 5267-5277
  • DOI: 10.1245/s10434-023-13527-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Clinical outcomes of second-line chemotherapy after gemcitabine and cisplatin plus S?1 treatment for patients with advanced biliary tract cancer in the KHBO1401?3A study (2023)
  • 著者名/発表者名: Shindo Yoshitaro、Nagano Hiroaki、Kanai Masashi、Kobayashi Shogo、Wada Hiroshi、Sakai Daisuke、Eguchi Hidetoshi、Baba Hideo、Kamachi Hirofumi、Takayama Tadatoshi、Ueno Masaki、Takahashi Masahiro、Nakagami Yuki、Yoshimura Kenichi、Hatano Etsuro、Ioka Tatsuya
  • 雑誌名: Oncology Reports 巻: 49 号: 2 ページ: 1-8
  • DOI: 10.3892/or.2023.8478
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A novel prediction model of pancreatic fistula after pancreaticoduodenectomy using only preoperative markers (2023)
  • 著者名/発表者名: Matsui Hiroto、Shindo Yoshitaro、Yamada Daisaku、Ogihara Hiroyuki、Tokumitsu Yukio、Nakajima Masao、Iida Michihisa、Suzuki Nobuaki、Takeda Shigeru、Nakagami Yuki、Kobayashi Shogo、Eguchi Hidetoshi、Ioka Tatsuya、Hamamoto Yoshihiko、Nagano Hiroaki
  • 雑誌名: BMC Surgery 巻: 23 号: 1 ページ: 310-310
  • DOI: 10.1186/s12893-023-02213-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Serum CCL7 Is a Novel Prognostic Biomarker of Metastatic Colorectal Cancer (2022)
  • 著者名/発表者名: CHIDIMATSU HIKARI、TSUNEDOMI RYOUICHI、NAKAGAMI YUKI、XU MING、NAKAJIMA MASAO、NAKASHIMA-NAKASUGA CHIYO、TOMOCHIKA SHINOBU、et al
  • 雑誌名: Anticancer Research 巻: 43 号: 1 ページ: 105-114
  • DOI: 10.21873/anticanres.16139
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] CD4 and FOXP3 as predictive markers for the recurrence of T3/T4a stage II colorectal cancer: applying a novel discrete Bayes decision rule (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakagami Yuki、Hazama Shoichi、Suzuki Nobuaki、Yoshida Shin、Tomochika Shinobu、et al
  • 雑誌名: BMC Cancer 巻: 22 号: 1 ページ: 1071-1071
  • DOI: 10.1186/s12885-022-10181-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Risk factors for non‐gastric‐cancer‐related death after gastrectomy in elderly patients (2022)
  • 著者名/発表者名: Iida Michihisa、Takeda Shigeru、Nakashima Chiyo、Nishiyama Mitsuo、Watanabe Yusaku、Suzuki Nobuaki、Yoshino Shigefumi、Nakagami Yuki et al.
  • 雑誌名: Annals of Gastroenterological Surgery 巻: 6 号: 6 ページ: 753-766
  • DOI: 10.1002/ags3.12588
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Identification and elucidation of liver metastasis-associated miRNAs in primary colorectal cancer; 原発性大腸癌における肝転移関連 miRNA の同定と解明 (2024)
  • 著者名/発表者名: Ming Xu, Ryouichi Tsunedomi2, Michihisa Iida2, Yuki Nakagami1,2, Hiroto Matsui2, Yukio Tokumitsu2, Yuta Watanbe, Yoshitaro Shindo2, Shinobu Tomochika2, Noriko Maeda2, Shigeru Takeda2, Tatsuya Ioka3, Hiroaki Nagano2
  • 学会等名: 第101回 日本生理学会大会; The 101st Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
• [学会発表] 新規がんワクチンによる肝細胞癌における腫瘍免疫原性向上の試み (2023)
  • 著者名/発表者名: 小佐々貴博, 中島正夫, 恒富亮一, 玉田耕治, 宇高恵子, 坂元亨宇, 齋藤彰, 中上裕有樹6), 武田茂1), 井岡達也7), 永野浩昭1)
  • 学会等名: 第43回癌免疫外科研究会
• [学会発表] Trying to Improve Tumor Immunogenicity in Hepatocellular Carcinoma by a Novel Cancer Vaccine; 新規がんワクチンによる肝細胞癌における腫瘍免疫原性向上の試み (2023)
  • 著者名/発表者名: 小佐々 貴博、中島 正夫、恒富 亮一、徳光 幸生、松井 洋人、新藤 芳太郎、玉田 耕治、宇高 恵子、坂元 亨宇、斎藤 彰、中上 裕有樹、飯田 通久、鈴木 伸明、武田 茂、井岡 達也、永野 浩昭
  • 学会等名: 第82回日本癌学会学術総会; The 82nd Annual Meeting of the Japanese Cancer Association