FFT法と領域法を組み合わせたDNA ploidy解析によるがん診断法の研究

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K01341
• 研究機関: 東京工科大学
• 研究代表者: 日向 奈惠 東京工科大学, 医療保健学部, 准教授 (80587668)
• 研究分担者: 志水 美文 (下村美文) 東京工科大学, 医療保健学部, 講師 (30396759) ; 武田 朴 早稲田大学, 理工学術院総合研究所(理工学研究所), その他(招聘研究員) (40583993) [辞退] ; 神田 浩明 埼玉県立がんセンター(臨床腫瘍研究所), 病院 病理診断科, 科長(兼)部長 (90260067) ; 梅田 勝 東京工科大学, 医療保健学部, 教授 (20725684) ; 篠原 一彦 東京工科大学, 医療保健学部, 教授 (00327082) ; 田仲 浩平 東京工科大学, 医療保健学部, 教授 (60449949)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: DNA ヒスとグラム / 領域法

研究実績の概要

30年6月に、第93回日本医療機器学会大会（メディカルショージャパン＆ビジネスエキスポ２０１８横浜）にて、研究成果として「DNAヒストグラムを応用したがん診断法の改良、第二報」を発表した。また、29年7月に投稿した論文「数値化細胞周期解析を応用したがん診断法の研究（領域法の改良）」が30年8月に医療機器学（第88巻、第4号、別冊）に発表された。本研究は、正常組織とがん組織の判別ができるアルゴリズムを開発し、そのアルゴリズムが組み込まれたがん診断支援装置の開発を試みている。先行研究にて、サイトメトリーを用いて測定し、得られた大腸がん組織のDNAヒストグラムを細胞周期に基づいてDebris、G0/G1、S、G2/M、Over G2/M領域に区分した。G0/G1、S、G2/M領域は細胞周期のG0/G1期、S期、G2/M期に相当する。DebrisとOver G2/M領域は正常細胞の細胞周期として定められていない領域である。また、それぞれの領域における細胞数（積分値）を求め、解析を行った。有効な特徴量を独立変数とし、病理診断結果を従属変数として、Support Vector Machine（SVM）を用いて統計モデルを作成し、leave one out cross validation(LOCV)を行った結果、感度98%、特異度82%が得られ、この診断方法を先行研究で領域法と名づけた。
本研究はさらに先行研究のバリデーションを目的とし、大腸がん患者70症例（118組織）と先行研究で用いた大腸がん患者46症例(85組織)に対して、領域法で得られた特徴量を用いて、線形判別分析により比較評価をした。その結果感度が7％程度低下していたので、アルゴリズムの改良を試みた。本研究の領域法においては、感度87%特異度97%であった。領域法の範囲では、ほぼ同等以上の性能が得られたと考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] 数値化細胞周期解析を応用したがん診断法の研究（領域法の改良） (2018)
  • 著者名/発表者名: 日向奈惠、神田浩明、馬志強、伊藤奈々、田仲浩平、篠原一彦、梅田勝、武田朴、山口俊晴、石川雄一
  • 雑誌名: 医療機器学 巻: 88 ページ: 417-425
  • 査読あり
• [学会発表] DNAヒストグラムを応用した診断法の改良 第二報 (2018)
  • 著者名/発表者名: 三上 敦也,日向 奈惠, 神田 浩明, 馬 志強,伊藤 奈々, 田仲 浩平 ,篠原 一彦 ,梅田 勝,山口 俊晴 ,石川 雄一 ,武田 朴
  • 学会等名: 医療機器学