AIを用いた大腸癌術後再発早期診断のための医療機器プログラムの開発

研究課題

研究課題/領域番号	22K15832
研究種目	若手研究
配分区分	基金
審査区分	小区分52040:放射線科学関連
研究機関	国立研究開発法人国立がん研究センター
研究代表者	坂東英明国立研究開発法人国立がん研究センター, 東病院, 部長 (00630948)
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 *注記	4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円) 2023年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円) 2022年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード	人工知能 / 血中循環腫瘍DNA / 大腸癌 / 術後再発早期診断 / 腫瘍体積
研究開始時の研究の概要	血中循環腫瘍DNA(ctDNA)は腫瘍から血液中に流出したDNAであり、この解析により手術後の再発予測において非常に有用であることがわかっている。今後は手術後のフォローアップとして画像診断に加え、ctDNAの検出を組み合わせたサーベイランスが行われていくと考えられる。本研究はctDNAの術後サーベイランスへの実相を見据え、現在進行中の切除可能大腸癌に対する臨床研究のCT画像、ctDNA情報、臨床情報を用いて、再発症例のctDNA検出と臨床的および画像的特徴の関係を明らかにする。さらにCT画像から抽出される画像的特徴をAIで機械学習させて、再発早期診断のための医療機器プログラムの開発を目指す。
研究実績の概要	血中循環腫瘍DNA（circulating tumor DNA: ctDNA）は腫瘍から血液中に流出したDNAであり、この解析により癌の診断、分子標的薬の選択に加え、手術後の再発予測において非常に有用であることが報告されてきた。このため、今後は手術後のフォローアップとして従来の画像診断に加え、ctDNAの検出を組み合わせたサーベイランスが行われていくと考えられている。本研究はこのような近い将来に見込まれるctDNAの術前・術後の再発リスク層別化への実相を見据え、現在進行しているGALAXY試験（切除可能大腸癌症例6300例のCT画像、ctDNA情報、臨床情報）の情報を用いて、再発症例のctDNA検出と臨床的および画像的特徴の関係を明らかにする。さらにCT画像から抽出される画像的特徴をAIで機械学習させて、再発早期診断のための医療機器プログラムの開発を目的として研究を行う。まず、我々は切除可能遠隔転移症例を対象に、転移巣の体積とctDNAとの関係の検討を実施した。体積から予測されるctDNAよりも測定値が高い場合は、画像上検出されない転移巣が存在し、将来の再発リスクが高いことが予備検討から示唆されているため、GALAXY参加施設から手術前のCT画像を収集し、腫瘍体積とctDNAとの関連性を検討した。切除可能肝転移、肺転移症例それぞれにおいて、ctDNA量/腫瘍体積（MTM/ml）がROC解析で得られたカットオフ値よりも高い症例は、低い症例よりも有意差を持ってdisease-free survivalが短い事を示すことができた。この結果はASCO gastrointestinal symposium 2024で報告を行った。現在論文を執筆中である。また術後再発早期診断のための医療機器プログラムについては、プロトタイプの作成が進み、国内の画像診断メーカーとの共同研究に向けた議論が始まっている。
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 GALAXY参加施設から手術前のCT画像を収集し、腫瘍体積とctDNAとの関連性を検討した。切除可能肝転移、肺転移症例それぞれにおいて、ctDNA量/腫瘍体積（MTM/ml）がカットオフ値よりも高い症例は、低い症例よりも有意差を持ってdisease-free survivalが短い事を示すことができた。この結果はASCO gastrointestinal symposium 2024で報告を行った。現在論文を執筆中である。また、さらなる症例集積を行い、validationを実施する計画である。また術後再発早期診断のための医療機器プログラムについては、国内の画像診断メーカーとの共同研究に向けた議論が進んでいる。プロトタイプの作成はすすんでおり、GALAXYのデータを用いた検証を進める方針である。
今後の研究の推進方策	ctDNA量/腫瘍体積の解析は、速やかに論文化をすすめ、GALAXYの追加症例を用いたValidationを行う方針である。再発早期診断のための医療機器プログラムについては、国内の画像診断メーカーとの共同研究に向けた議論が進んでいる。プロトタイプの作成がすすんででいる。企業との定期会議を継続し、GALAXYのデータを用いた、検証を進める。