遺伝子ビッグデータのマシーンラーニングによる放射線感受性予測プログラムの開発

2018 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 18K07706
• 研究機関: 富山大学
• 研究代表者: 齋藤 淳一 富山大学, 大学院医学薬学研究部(医学), 教授 (70572816)
• 研究分担者: 佐藤 浩央 群馬大学, 重粒子線医学推進機構, 助教 (90750571) ; 尾池 貴洋 群馬大学, 医学部附属病院, 講師 (10643471)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: オミクス / 遺伝子変異 / 放射線感受性 / コロニー形成法

研究実績の概要

第一に、Cancer Cell Line Encyclopedia (CCLE)から1039種のがん細胞株のtarget capture sequencingおよびmRNA expressionデータを取得し、マシーンラーニング解析に供するためのデータベースとして整理した。第二に、本研究に使用されるX線感受性評価指標は高い(i)試験間正確性および (ii)臨床・前臨床間でのtranslational abilityを有する必要があるため、放射線感受性評価のひとつであるコロニー形成法について(i)、(ii)を検討した。(i)に関しては、CCLE登録1039細胞株の網羅的文献解析をおこない、コロニー形成法で放射線感受性が評価された論文数が最も多い上位8細胞株 (566論文)について、SF2のcoefficient of variationが全ての細胞株において米国FDAの推奨するbioanalytical indexとしてのinter-assay precisionの上限である30%を下回ることを見出した。このことからコロニー形成法のSF2は本研究目的に合致する試験間正確性を有することがわかった。同知見を査読付き英語学術誌に投稿し、現在査読中である。(ii)に関しては、放射線治療抵抗性腫瘍の遺伝子変異解析により放射線抵抗性寄与プロファイル候補として同定されたKRAS/SMAD4同時変異が高いSF2値に有意に関係することを培養細胞実験系および既報メタ解析により見出した。このことからコロニー形成法のSF2は本研究目的に合致する臨床→前臨床のtranslational abilityを有することがわかった。同知見は査読付き英語学術誌に発表され (PMID:30220971)かつ二つの国際学会でTravel Awardを受賞した。

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

予定通りの進捗と考えられる。

今後の研究の推進方策

1. コロニー形成法の各評価指標の前臨床→臨床間でのtranslational abilityを評価する。
2. CCLE登録株におけるコロニー形成法による放射線感受性データを網羅的に取得しデータベースとして整理する。
3. CCLE登録株におけるオミクスデータおよび放射線感受性データをマシーンラーニングで解析し放射線感受性予測アルゴリズムを開発する。
4. 同アルゴリズムの蓋然性を培養細胞実験系で評価する。

次年度使用額が生じた理由

初年度は解析プログラムの作成とその検証を中心に研究を施行した。プログラム完成後の網羅的解析を行うためのコンピューターの購入を初年度に計上していたが、コンピューターの仕様をプログラムの動作に合わせて検討する必要があったため、次年度に購入する予定に変更した。また研究の進捗状況から初年度に予定していた海外学会への発表、論文投稿が見込みより少ない結果となったが、その後研究の進捗状況は改善して概ね予定通りの進捗となっており、次年度に多方面への報告を行う予定としている。

研究成果

• [雑誌論文] Mutational analysis of uterine cervical cancer that survived multiple rounds of radiotherapy. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nuryadi N, Sasaki Y, Hagiwara Y, Permata TBM, Sato H, Komatsu S, Yoshimoto Y, Murata K, Ando K, Kubo K, Okonogi N, Takakusagi T, Adachi A, Iwanaga M, Tsuchida K, Tamaki T, Noda SE, Hirota Y, Shibata A, Ohno T, Tokino T, Oike T, Nakano T.
  • 雑誌名: Oncotarget 巻: 9 ページ: 32642-32652
  • DOI: 10.18632/oncotarget.25982
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Radiogenomics analysis reveals KRAS/SMAD4 mutations as indicator for tumor radioresistance. (2019)
  • 著者名/発表者名: Oike T, Nuryadi E, Permata TBM, Nakano T.
  • 学会等名: 第9回国際放射線神経生物学会
  • 国際学会
• [学会発表] Inter-assay precision of clonogenic assay for radiosensitivity in human cancer cell lines. (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsui T, Oike T, Komatsu S, Nuryadi E, Nakano T.
  • 学会等名: 第9回国際放射線神経生物学会
  • 国際学会
• [学会発表] Mutational analysis of radiotherapy-naive versus -recurrent tumors in uterine cervical cancer. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nuryadi E, Oike T, Sasaki Y, Permata TBM, Hagiwara Y, Sato H, Shibata A, Gondhowiardjo S, Nakano T.
  • 学会等名: AACR-KCA Joint Conference on Precision Medicine in Solid Tumors
  • 国際学会
• [学会発表] Next-generation sequencing analysis of radiotherapy-naive versus -recurrent tumors. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nuryadi E, Permata TBM, Oike T, Sasaki Y, Hagiwara Y, Sato H, Komatsu S, Yoshimoto Y, Murata K, Ando K, Kubo N, Okonogi N, Takakusagi Y, Adachi A, Iwanaga M, Tsuchida K, Tamaki T, Noda SE, Shibata A, Ohno T, Tokino T, Gondhowiardjo S, Nakano T.
  • 学会等名: 3rd FARO Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Meta-analysis of the robustness of clonogenic assays for cancer cell radiosensitivity. (2018)
  • 著者名/発表者名: Permata TBM, Nuryadi E, Oike T, Komatsu S, Sato H, Shibata A, Gondhowiardjo S, Nakano T.
  • 学会等名: 3rd FARO Meeting
  • 国際学会