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AI読影を活用したGWASに基づく関節リウマチにおける関節破壊予測システムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 23K24465
補助金の研究課題番号 22H03206 (2022-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2022-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分56020:整形外科学関連
研究機関東京女子医科大学

研究代表者

猪狩 勝則  東京女子医科大学, 医学部, 寄附部門教授 (80343557)

研究分担者 高地 雄太  東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 教授 (60415156)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2027-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2026年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2025年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2024年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2023年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2022年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
キーワード関節リウマチ / 人工知能 / AI / 関節破壊 / ゲノム / PRS / SHS
研究開始時の研究の概要

関節リウマチ(rheumatoid arthritis, RA)は遺伝性を伴う多因子疾患であり、ゲノムワイド関連解析(genome wide association studies, GWAS)などによりRAの発症に関わる病態解明が進んでいる。しかし関節破壊が進行してしまう患者の病態はいまだ解明されていない。本研究ではこれまで関節破壊関連遺伝子の解析でボトルネックとなっていた画像情報の収集とスコアリングを人工知能(artificial intelligence, AI)を用いて自動化し、RAにおける関節破壊予測システムを構築することを目的とする。将来的には得られた知見を元にprecision medicine (精密医療) の構築につなげることが期待できる。

研究実績の概要

<画像データ収集>AIの学習に用いることのできる形(AI-ready)で構築したRA画像ビックデータの中から、さらに50例の患者のレントゲン画像のSHS法での読影を読影専門家が行い、訓練データのさらなる充実を図った。(担当:研究協力者・本田卓、東京女子医科大学大学院生) <関節破壊スコアリングAIモデルの構築>CNNをベースとして公開されている関節破壊スコアリングモデル(RA2 DREAM challenge model)のさらなる精度の高いモデルの構築を行い、読影専門家(検者間相関係数0.9程度)と同等以上の識別力が得られていたが、さらなる精度向上を試みた。(担当:研究協力者・本田卓、東京女子医科大学大学院生) <DNAサンプル収集>当施設で実施中のIORRAコホート登録患者のうち、DNAの提供に関して書面で同意を得た患者を対象とし、バリデーションに用いるための追加 DNA収集について約50名の患者からの協力が得られた。喫煙歴、自己抗体価などの臨床データをIORRAコホートより入手した。(担当:研究代表者・猪狩勝則) <Polygenic risk score(PRS)の構築>本研究に組み入れできる患者をランダムに5分割し、1つをPRSモデルの性能を評価するためのテストセット、残りの4つを PRSモデルを構築するためのトレーニングセットとした解析を行った。(担当:研究分担者・高地雄太)

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

概ね順調に進捗している。本年度に持ち越しとなったバリデーションも行い、計画全体におくれはない。

今後の研究の推進方策

概ね順調に進捗しており、研究計画にしたがって進める予定でいる。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Expansion of HLA‐DR Positive Peripheral Helper T and Naive B cells in Anticitrullinated Protein Antibody-Positive Individuals At Risk for Rheumatoid Arthritis2024

    • 著者名/発表者名
      Takada Hideto、Demoruelle M. Kristen、Deane Kevin D.、Nakamura Shohei、Katsumata Yasuhiro、Ikari Katsunori、Buckner Jane H.、Robinson William H.、Seifert Jennifer A.、Feser Marie L.、Moss LauraKay、Norris Jill M.、Harigai Masayoshi、Hsieh Elena W. Y.、Holers V. Michael、Okamoto Yuko
    • 雑誌名

      Arthritis and Rheumatology

      巻: - 号: 7 ページ: 1023-1035

    • DOI

      10.1002/art.42839

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Extracting immunological and clinical heterogeneity across autoimmune rheumatic diseases by cohort-wide immunophenotyping2023

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Hiroaki、Okada Yukinori、Nakayamada Shingo、Miyazaki Yusuke、Sonehara Kyuto et al.
    • 雑誌名

      Annals of the Rheumatic Diseases

      巻: 83 号: 2 ページ: 242-252

    • DOI

      10.1136/ard-2023-224537

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evaluation of the Rheumatoid Arthritis Observation of Biologic Therapy risk score in Japanese patients with rheumatoid arthritis starting first biologic disease modifying antirheumatic drugs: A validation study using the Institute of Rheumatology, Rheumatoid Arthritis cohort data2023

    • 著者名/発表者名
      Higuchi Tomoaki、Tanaka Eiichi、Inoue Eisuke、Abe Mai、Saka Kumiko、Sugano Eri、Sugitani Naohiro、Higuchi Yoko、Ochiai Moeko、Yamaguchi Rei、Ikari Katsunori、Yamanaka Hisashi、Harigai Masayoshi
    • 雑誌名

      Modern Rheumatology

      巻: - 号: 4 ページ: 693-699

    • DOI

      10.1093/mr/road066

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Multi-ancestry genome-wide association analyses identify novel genetic mechanisms in rheumatoid arthritis2022

    • 著者名/発表者名
      Ishigaki K, Sakaue S, Terao C, Luo Y, Sonehara KvYamaguchi K, Amariuta T, Too CL, Laufer VA, Scott IC, Viatte S, Takahashi M, Ohmura K, Murasawa A, Hashimoto M, Ito H, ..., Okada Y et al.
    • 雑誌名

      Nature Genetics

      巻: 54 号: 11 ページ: 1640-1651

    • DOI

      10.1038/s41588-022-01213-w

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of a scoring model for the Sharp/van der Heijde score using convolutional neural networks and its clinical application2022

    • 著者名/発表者名
      Honda Suguru、Yano Koichiro、Tanaka Eiichi、Ikari Katsunori、Harigai Masayoshi
    • 雑誌名

      Rheumatology

      巻: - 号: 6 ページ: 2272-2283

    • DOI

      10.1093/rheumatology/keac586

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [産業財産権] プログラム、コンピュータ、学習済モデル及び情報処理方法2022

    • 発明者名
      本田卓、猪狩勝則
    • 権利者名
      本田卓、猪狩勝則
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2022-172082
    • 出願年月日
      2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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