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説明可能深層学習と空間的遺伝子解析によるCDK4/6阻害薬のバイオマーカー同定

研究課題

研究課題/領域番号 22KK0118
研究種目

国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

配分区分基金
審査区分 中区分50:腫瘍学およびその関連分野
研究機関岡山大学

研究代表者

谷岡 真樹  岡山大学, 医歯薬学域, 准教授 (60573045)

研究分担者 遠西 大輔  岡山大学, 大学病院, 研究教授 (20825096)
枝園 忠彦  岡山大学, 大学病院, 教授 (30509451)
宮内 翔子  九州大学, システム情報科学研究院, 助教 (40828555)
諸岡 健一  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (80323806)
柳井 広之  岡山大学, 大学病院, 教授 (90379735)
研究期間 (年度) 2022-10-07 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
20,150千円 (直接経費: 15,500千円、間接経費: 4,650千円)
2025年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2024年度: 15,080千円 (直接経費: 11,600千円、間接経費: 3,480千円)
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: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワードCDK4/6阻害薬 / 説明可能な深層学習 / 空間的遺伝子発現 / 乳癌 / GeoMx / CDK4/6阻害薬
研究開始時の研究の概要

CDK4/6阻害薬パルボシクリブを受けた300名の日本人乳癌病理標本に、Attention機構、Grad-CAM等を適用して、CDK4/6阻害薬感受性・抵抗性に関する“説明可能な”深層学習モデルを複数構築し、米国人300名の乳癌病理標本を用いて精度を検証する。そして最も高精度の感受性・抵抗性モデルが特定した腫瘍内または周囲環境部位1000か所についてGeoMxを用いた空間的遺伝子発現解析を行い、腫瘍内特定部位には変異・コピー数解析を追加する。遺伝子研究の大家であるノースカロライナ大学のPerouと共同で、新規のCDK4/6阻害薬感受性・抵抗性規定因子を同定する。

研究実績の概要

これまでに岡山大学病院・姫路赤十字病院・福山市民病院、広島市民病院、四国がんセンターのすべての病院において研究の倫理承認を得た。そして岡山大学病院・姫路赤十字病院において1次治療としてCDK4/6阻害薬パルボシクリブ・アベマシクリブを受けた約350名の奏効、無増悪生存期間を含む臨床情報を取得した。さらに178名の511ブロックについてはHE標本を新たに作成した、さらに約250サンプルについてER,Ki67, p16の免疫組織染色を追加した。すべての各標本のデジタル化を行った。
さらにAIモデルの開発を行っている。腫瘍を画像上でマーキングし、その224pixel四方の画像タイルを取り出す。病理画像の事前学習モデルを用いて、各タイルの特徴量を抽出し、さらにMultiple instance learningを行って、無増悪生存期間と相関する特徴部位を色分けして示す。既にVisiumを用いて12サンプルの遺伝子発現解析を終えている。このデータを用いて、AIモデルの確からしさを検討する。
進展はおおむね計画通りである。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

進展はおおむね計画通りである。

今後の研究の推進方策

確からしいAIモデルを得て、共同研究先であるUNCサンプルのHE画像を得る。そのうえでAIモデルの確からしさを検討し、Spatial transcriptomeを行う

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (1件)

すべて 2023

すべて 学会発表 (1件)

  • [学会発表] CDK4/6阻害薬の有害事象中止に関する年齢の影響についての検討2023

    • 著者名/発表者名
      仁科卓也、谷岡真樹、高田健二、突沖貴宏、高橋侑子、岩本高行、岩谷胤生、枝園忠彦
    • 学会等名
      日本乳癌学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-10-11   更新日: 2024-12-25  

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