個別化医療の開発のための統計的方法論の構築とその実践に関する総合的研究

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H06299
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 松井 茂之 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (80305854)
• 研究分担者: 山田 誠 京都大学, 情報学研究科, 准教授 (00581323) ; 角田 達彦 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (10273468) ; 山下 智志 統計数理研究所, データ科学研究系, 教授 (50244108) ; 服部 聡 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (50425154)
• 研究期間 (年度): 2016-05-31 – 2021-03-31
• キーワード: 統計科学 / 生物統計学 / 機械学習 / 個別化医療 / 臨床研究 / 研究デザイン / データ解析

研究実績の概要

R2年度は、前年度の成果を踏まえてより発展的な個別課題に取り組んだ。分子診断マーカーの検出に関連して、階層混合モデルと経験ベイズ推定の枠組みのもと、複数の個体グループの解析などへの拡張とともに、ベイズ因子等を用いた個々のマーカーの評価指標を開発した。併せて、非線形モデリングや深層学習を応用した診断マーカー候補の抽出法を開発した。一方で、これまで開発した各種判別・予測の方法を国内救急系学会の学会データベース等（例：救急での心臓波形予測等）に適用し、主に実用面、解釈面からこれらの方法の評価を行った。前年度からの別の継続課題としては、頻度論とベイズ流のアプローチを融合した新しい臨床試験デザインの枠組みを定式化し、その性能を評価した。併せて、前年度に開発した同一個体で複数の治療を評価する自己対照デザイン（クロスオーバーデザインなど）での治療効果予測解析法について、その有効性の評価を数値実験、二型糖尿病の臨床試験データへの適用を通して行った。他にも、適応的デザイン後の治療効果の推定バイアス補正（統計量の確率化に基づく方法）、臨床試験における被験者数の再設計などのテーマについて最終評価を行い、論文化を行った。

一方、これまでの成果を統計的方法論とその実践の観点から整理し、指針として総括するための国際シンポジウムの開催が新型コロナ感染症の流行により来年度以降に延期となったが、特に、診断法と治療法を同時に評価する臨床試験については、本プロジェクトの成果をもとに方法論を整理した（出版予定）。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Cancer Research & Biostatistics(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Cancer Research & Biostatistics
• [国際共同研究] Newcastle University/University of Cambridge(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: Newcastle University/University of Cambridge
• [雑誌論文] Semi-parametric empirical Bayes factor for genome-wide association studies (2021)
  • 著者名/発表者名: Morisawa J, Otani T, Nishino J, Emoto R, Takahashi K, Matsui S.
  • 雑誌名: Eur J Hum Genet 巻: 29 ページ: 800-807
  • DOI: 10.1038/s41431-020-00800-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prognostic value of desmoplastic reaction characterisation in stage II colon cancer: prospective validation in a Phase 3 study (SACURA Trial) (2021)
  • 著者名/発表者名: Ueno H, Ishiguro M, Nakatani E, Ishikawa T, Uetake H, Murotani K, Matsui S, Teramukai S, Sugai T, Ajioka Y, Maruo H, Kotaka M, Tsujie M, Munemoto Y, Yamaguchi T, Kuroda H, Fukunaga M, Tomita N, Sugihara K
  • 雑誌名: Br J Cancer. 巻: 124 ページ: 1088-1097
  • DOI: 10.1038/s41416-020-01222-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Statistical models in clinical studies (2021)
  • 著者名/発表者名: Matsui S, Le-Rademacher J, Mandrekar SJ
  • 雑誌名: J Thorac Oncol 巻: 16 ページ: 734-739
  • DOI: 10.1016/j.jtho.2021.02.021
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A large-scale multi-institutional study evaluating prognostic aspects of positive ascites cytology and effects of therapeutic interventions in epithelial ovarian cancer (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshihara M, Emoto R, Kitami K, Iyoshi S, Uno K, Mogi K, Tano S, Yoshikawa N, Matsui S, Kajiyama H
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 11 ページ: 15154
  • DOI: 10.1038/s41598-021-93718-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] DeepFeature: feature selection in nonimage data using convolutional neural network (2021)
  • 著者名/発表者名: Sharma A, Lysenko A, Boroevich KA, Vans E, Tsunoda T
  • 雑誌名: Brief Bioinform 巻: 22 ページ: bbab297
  • DOI: 10.1093/bib/bbab297
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Blinded sample size re-estimation in comparative clinical trials with overdispersed count data: Incorporation of misspecification of the variance function (2021)
  • 著者名/発表者名: Igeta M, Matsui S
  • 雑誌名: Stat Biopharm Res 巻: 13 ページ: 170-180
  • DOI: 10.1080/19466315.2020.1835711
  • 査読あり
• [雑誌論文] Outcome related to level of targeted temperature management in postcardiac arrest syndrome of low, moderate, and high severities: A nationwide multicenter prospective registry (2021)
  • 著者名/発表者名: Nishikimi M, Ogura T, Nishida K, Hayashida K, Emoto R, Matsui S, Matsuda N, Iwami T
  • 雑誌名: Crit Care Med 巻: 49 ページ: e741-e750
  • DOI: 10.1097/CCM.0000000000005025
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect-size estimation using semiparametric hierarchical mixture models in disease-association studies with neuroimaging data (2020)
  • 著者名/発表者名: Emoto R, Kawaguchi A, Takahashi K, Matsui S.
  • 雑誌名: Computational and Mathematical Methods in Medicine 巻: - ページ: 7482403
  • DOI: 10.1155/2020/7482403
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Optimal criteria for G3 (poorly differentiated) stage II colon cancer: Prospective validation in a randomized controlled study (SACURA Trial) (2020)
  • 著者名/発表者名: Ueno H, Ishiguro M, Nakatani E, Ishikawa T, Uetake H, Matsui S, Teramukai S, Murotani K, Ajioka Y, Shimazaki H, Maeda A, Takuma K, Yoshida T, Kambara T, Matsuda K, Takagane A, Tomita N, Sugihara K; SACURA Study Group
  • 雑誌名: American Journal of Surgical Pathology 巻: 44 ページ: 1685-1698
  • DOI: 10.1097/PAS.0000000000001570.
  • 査読あり
• [雑誌論文] The PD-1 expression balance between effector and regulatory T cells predicts the clinical efficacy of PD-1 blockade therapies (2020)
  • 著者名/発表者名: Kumagai S, Togashi Y, Kamada T, ..., Matsui S, ..., Nishikawa H.
  • 雑誌名: Nature Immunology 巻: 21 ページ: 1346-1358
  • DOI: 10.1038/s41590-020-0769-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impact of uterus-preserving surgery on Stage I primary mucinous epithelial ovarian carcinoma: A multi-institutional study with propensity score-weighted analysis (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoshihara M, Kajiyama H, Tamauchi S, Iyoshi S, Yokoi A, Suzuki S, Kawai M, Nagasaka T, Takahashi K, Matsui S, Kikkawa F.
  • 雑誌名: Int J Gynaecol Obstet. 巻: 150 ページ: 177-183
  • DOI: 10.1002/ijgo.13244
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optimal criteria for G3 (poorly differentiated) stage II colon cancer: Prospective validation in a randomized controlled study (SACURA Trial) (2020)
  • 著者名/発表者名: Ueno H, Ishiguro M, Nakatani E, Ishikawa T, Uetake H, Matsui S, Teramukai S, Murotani K, Ajioka Y, Shimazaki H, Maeda A, Takuma K, Yoshida T, Kambara T, Matsuda K, Takagane A, Tomita N, Sugihara K; SACURA Study Group
  • 雑誌名: Am J Surg Pathol. 巻: 44 ページ: 1685-1698
  • DOI: 10.1097/PAS.0000000000001570
  • 査読あり
• [雑誌論文] Doubly robust inference procedure for relative survival ratio in population-based cancer registry data (2020)
  • 著者名/発表者名: Komukai S, Hattori S
  • 雑誌名: Stat Med 巻: 39 ページ: 1884-1900
  • DOI: 10.1002/sim.8521
  • 査読あり
• [学会発表] AI医療技術の検証に向けて：現状と課題 (2021)
  • 著者名/発表者名: 松井茂之
  • 学会等名: IBISML 電子情報通信学会
  • 招待講演
• [学会発表] 脳画像を用いた疾患関連解析における神経学的，機能的領域を考慮した多重検定 (2020)
  • 著者名/発表者名: 江本 遼, 松井茂之
  • 学会等名: 2020年度統計関連学会連合大会
• [学会発表] 重み付き尤度関数を用いた治療効果のバイアス補正 (2020)
  • 著者名/発表者名: 豊泉樹一郎, 松井茂之
  • 学会等名: 2020年度統計関連学会連合大会
• [学会発表] Incorporating follow-up lengths in sample size re-estimation to compare over-dispersed count data. (2020)
  • 著者名/発表者名: Masataka Igeta, Shigeyuki Matsui
  • 学会等名: ISCB 2020 International Society of Clinical Biostatistics
  • 国際学会
• [学会発表] Topological Bayesian optimization with persistence diagrams (2020)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Shiraishi, Tam Le, Hisashi Kashima, Makoto Yamada
  • 学会等名: ECAI 2020 24th European Conference on Artificial Intelligence
  • 国際学会
• [学会発表] More powerful selective kernel tests for feature selection (2020)
  • 著者名/発表者名: Jen Ning Lim, Makoto Yamada, Wittawat Jitkrittum, Yoshikazu Terada, Shigeyuki Matsui, Hidetoshi Shimodaira
  • 学会等名: AISTAT2020 International Conference on Artificial Intelligence and Statistics
  • 国際学会
• [学会発表] Sparse Hilbert-Schmidt independence criterion regression (2020)
  • 著者名/発表者名: Benjamin Poignard, Makoto Yamada
  • 学会等名: AISTAT2020 International Conference on Artificial Intelligence and Statistics
  • 国際学会
• [学会発表] Unsupervised nonlinear feature selection from high-dimensional signed networks (2020)
  • 著者名/発表者名: Qiang Huang, Tingyu Xia, Huiyan Sun, Makoto Yamada, Y. Chang
  • 学会等名: 34th AAAI Conference on Artificial Intelligence
  • 国際学会
• [備考] 名古屋大学医学系研究科生物統計学分野
  • URL: http://nagoya-biostat.jp/