オミクスの転移学習に基づく難治胃がんの精密医療の確立

2019 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 19K22892
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 高橋 広夫 金沢大学, 薬学系, 准教授 (30454367)
• 研究分担者: 佐々木 博己 国立研究開発法人国立がん研究センター, 研究所, 研究員 (60235265)
• 研究期間 (年度): 2019-06-28 – 2022-03-31
• キーワード: バイオインフォマティクス / オミックス / 機械学習 / 転移学習 / 精密医療 / 個別化医療 / ＡＩ / 薬剤感受性

研究実績の概要

胃がんは、アジアに多いがんで、世界的に細胞株バンクが未整備な中、国立がん研究センターは、世界一の難治胃がんの細胞バンクを有している。本研究では、がんセンター独自の細胞バンクから、生体内分子の網羅情報であるオミクスと抗がん剤感受性情報を得て、その関係を機械学習でモデル化し、難治胃がんの精密医療(Precision Medicine)を目指す。そのために、web上で公開されている各がん細胞株のオミクス情報と薬剤感受性情報の関係を機械学習し、転移学習による再最適化に基づき、胃がんの薬剤感受性予測モデルの構築を行う。本年度は、以下の3つの研究を行った。(1)国立がん研究センターで、約50種胃がん細胞株について、ドセタキセルとシスプラチンに関するIC50を取得した。また、64株について、マイクロアレイによる遺伝子発現情報、SNPアレイデータからのゲノムコピー数情報、メチル化定量アレイを用いて、ゲノムのメチル化状態を測定した。(2)このうち、ゲノムコピー数の変化とともに、発現変動する遺伝子の絞り込みを行った。(3)web上で取得可能ながん細胞株1001株の発現データとゲノムのコピー数データ、および、ドセタキセルとシスプラチンのIC50情報を取得し、単相関解析を行った。その結果、国立がん研究センター独自の細胞株のIC50と相関する発現遺伝子、および、webの細胞株のIC50と相関する発現遺伝子は、それぞれ検出できた。

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、解析に必要なデータの取得および、予備的な解析が完了したため

今後の研究の推進方策

来年度は、ゲノムのコピー数変動から、遺伝子発現変動を介して、IC50へ影響を与える遺伝子の探索を行う予定である。

次年度使用額が生じた理由

国立がん研究センターで取得予定だったオミクスデータの取得が、年度内ぎりぎりになったため、計画の見通しが、なかなか立てられなかったことや昨年12月に始まった新型コロナウイルス流行のため、学会の発表などの予定がキャンセルになったことから、予定通りに、予算を執行できなかった。今年度は、解析環境の整備、論文の出版料、研究打合せや学会発表などによる国内旅費等で、予算を執行する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] The formation of perinucleolar bodies is important for normal leaf development and requires the zinc-finger DNA - binding motif in Arabidopsis ASYMMERTIC LEAVES2 (2020)
  • 著者名/発表者名: Luo L., Ando S., Sakamoto Y., Suzuki T., Takahashi H., Ishibashi N., Kojima S., Kurihara D., Higashiyama T., Yamamoto K., Matsunaga S., Machida C., Sasabe M., Machida Y.
  • 雑誌名: The Plant Journal 巻: 101 ページ: 1118-1134
  • DOI: 10.1111/tpj.14579
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Comprehensive genome-wide identification of angiosperm upstream ORFs with peptide sequences conserved in various taxonomic ranges using a novel pipeline, ESUCA (2020)
  • 著者名/発表者名: Takahashi H., Hayashi N., Hiragori Y., Sasaki S., Motomura T., Yamashita Y., Naito S., Takahashi A., Fuse K., Satou K., Endo T., Kojima S., and Onouchi H.
  • 雑誌名: BMC Genomics 巻: 21 ページ: 260
  • DOI: 10.1186/s12864-020-6662-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Excess sterols disrupt plant cellular activity by inducing stress-responsive gene expression (2020)
  • 著者名/発表者名: Shimada T. L., Yamaguchi K., Shigenobu S., Takahashi H., Murase M., Fukuyoshi S., Hara-Nishimura I.
  • 雑誌名: J. Plant Res.
  • DOI: 10.1007/s10265-020-01181-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Efficacy of glutathione inhibitors for the treatment of ARID1A-deficient diffuse-type gastric cancers (2020)
  • 著者名/発表者名: Sasaki M., Chiwaki F., Kuroda T., Komatsu M., Matsusaki K., Kohno T., Sasaki H., Ogiwara H.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 522 ページ: 342-347
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2019.11.078
  • 査読あり
• [雑誌論文] CD24 and CK4 are upregulated by SIM2, and are predictive biomarkers for chemoradiotherapy and surgery in esophageal cancer (2020)
  • 著者名/発表者名: Takashima K., Fujii S., Komatsuzaki R., Komatsu M., Takahashi M., Kojima T., Daiko H., Minashi K., Chiwaki F., Muto M., Sasaki H., Yano T.
  • 雑誌名: International Journal of Oncology 巻: 56 ページ: 835-847
  • DOI: 10.3892/ijo.2020.4963
  • 査読あり
• [雑誌論文] Draft Genome Sequence of Aspergillus terreus High-Itaconic-Acid-Productivity Strain IFO6365 (2020)
  • 著者名/発表者名: Takahashi H., Minami T., Okabe M., Park E.Y., Fujimoto T., Takahashi A., Murase M., Fukuyoshi S., Satou K., and Kanamasa S.
  • 雑誌名: Microbiology Resource Announcements 巻: － ページ: －
  • DOI: 10.1128/MRA.00080-20
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Patient - derived xenograft models of non - small cell lung cancer for evaluating targeted drugsensitivity and resistance (2019)
  • 著者名/発表者名: Kita K., Fukuda K., Takahashi H., Tanimoto A., Nishiyama A., Arai S., Takeuchi S., Yamashita K., Ohtsubo K., Otani S., Yanagimura N., Suzuki C., Ikeda H., Tamura M., Matsumoto I., Yano S.
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: 110 ページ: 3215-3224
  • DOI: 10.1111/cas.14171
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Draft Genome Sequence of Saccharomyces cerevisiae Strain Pf-1, Isolated from Prunusmume (2019)
  • 著者名/発表者名: Kanamasa Shin、Yamaguchi Daiki、Machida Chiyoko、Fujimoto Tsukasa、Takahashi Anna、Murase Masataka、Fukuyoshi Shuichi、Oda Akifumi、Satou Kenji、Takahashi Hiro
  • 雑誌名: Microbiology Resource Announcements 巻: 8 ページ: e01169-19
  • DOI: 10.1128/MRA.01169-19
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Draft Genome Sequence of Aspergillus terreus High-Itaconic-Acid-Productivity Mutant TN-484 (2019)
  • 著者名/発表者名: Kanamasa Shin、Minami Tomoyuki、Okabe Mitsuyasu、Park Enoch Y.、Fujimoto Tsukasa、Takahashi Anna、Murase Masataka、Fukuyoshi Shuichi、Oda Akifumi、Satou Kenji、Takahashi Hiro
  • 雑誌名: Microbiology Resource Announcements 巻: 8 ページ: e01170-19
  • DOI: 10.1128/MRA.01170-19
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] SIMON : Simple methods for analyzing DNA methylation by targeted bisulfite next-generation sequencing (2019)
  • 著者名/発表者名: Vial-Pradel S., Hasegawa Y., Nakagawa A., Miyaki S., Machida Y., Kojima S., Machida C., Takahashi H.
  • 雑誌名: Plant Biotechnology 巻: 36 ページ: 213-222
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.19.0822a
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Targeting the Vulnerability of Glutathione Metabolism in ARIDIA-Deficient Cancers (2019)
  • 著者名/発表者名: Ogiwara H., Takahashi K., Sasaki M., Kuroda T., Watanabe R., Yoshida H., Maruyama A., Makinoshima H., Chiwaki F., Sasaki H., Kato T., Okamoto A., Kohno T.
  • 雑誌名: Cancer Cell 巻: 35 ページ: 177-190.e8
  • DOI: 10.1016/j.ccell.2018.12.009
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Upregulation of IGF2R evades lysosomal dysfunction-induced apoptosis of cervical cancer cells via transport of cathepsins (2019)
  • 著者名/発表者名: Takeda T., Komatsu M., Chiwaki F., Komatsuzaki R., Nakamura K., Tsuji K., Kobayashi Y., Tominaga E., Ono M., Banno K., Aoki D., Sasaki H.
  • 雑誌名: Cell Death & Disease 巻: 10 ページ: 876
  • DOI: 10.1038/s41419-019-2117-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] バイオインフォマティクスによる配列データベース横断解析に基づく機能上流ORFの推定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高橋広夫・伊藤素行・尾之内均
  • 雑誌名: 生物工学会誌 巻: 97 ページ: 496-499
• [学会発表] ゲノムのジャンク領域における機能領域予測とその実験的検証 (2020)
  • 著者名/発表者名: 本村汰一朗・宮木至道・林憲哉・尾之内均・伊藤素行・高橋広夫
  • 学会等名: 第48回東海ファジィ研究会
• [学会発表] 植物間で保存された翻訳調節に関与する非AUG型uORFのゲノムワイド探索 (2020)
  • 著者名/発表者名: 平郡雄太・高橋広夫・林憲哉・佐々木駿・山下由衣・内藤哲・尾之内均
  • 学会等名: 第61回日本植物生理学会年会
• [学会発表] 過剰なステロール蓄積が植物の生理機能に与える影響 (2020)
  • 著者名/発表者名: 島田貴士・重信秀治・山口勝司・高橋広夫・福吉修一・上田貴志・西村いくこ
  • 学会等名: 第61回日本植物生理学会年会
• [学会発表] シロイヌナズナのAS2が関わる葉の向背軸分化とAS2の標的遺伝子のDNAメチル化における核小体タンパク質の役割の解明 (2020)
  • 著者名/発表者名: 町田千代子・日比野哲紀・三谷恭平・水谷優斗・ヴィアルプラデルシモン・高橋広夫・小島晶子・町田泰則
  • 学会等名: 第61回日本植物生理学会年会
• [学会発表] 上流ORFの新生ペプチドを含む翻訳複合体が細胞内のマグネシウム濃度を感知して翻訳を制御する (2020)
  • 著者名/発表者名: 林憲哉・佐々木駿・平郡雄太・Feng Zhihang・藤原徹・渡部敏裕・町田幸大・今高寛晃・高橋広夫・山下由衣・内藤哲・尾之内均
  • 学会等名: 第61回日本植物生理学会年会
• [学会発表] Epigenetic role of zinc-finger protein AS2 and nucleolar proteins in the specification of the adaxial cell fate of leaves in Arabidopsis thaliana (2019)
  • 著者名/発表者名: Machida C., Ando S., Sakamoto Y., Matsunaga S., Kurihara D., Higashiyama T., Takahashi H., Kojima S., Machida Y.
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 翻訳制御上流ORFのバイオインフォマティクスによる推定と実験的検証 (2019)
  • 著者名/発表者名: 宮木至道・林憲哉・尾之内均・伊藤素行・高橋広夫
  • 学会等名: 日本遺伝学会第91回大会
• [学会発表] 葉にオイルボディを過剰蓄積するシロイヌナズナ変異体lipid rich 1の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 山口萌・重信秀治・山口勝司・高橋広夫・福吉修一・島田貴士
  • 学会等名: 第32回植物脂質シンポジウム
• [学会発表] 植物ステロール過剰蓄積が及ぼす植物体への影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 島田貴士・重信秀治・山口勝司・高橋広夫・福吉修一・上田貴志・西村いくこ
  • 学会等名: 第32回植物脂質シンポジウム
• [学会発表] 植物間で保存された翻訳調節に関与する非AUG型uORFのゲノムワイド探索 (2019)
  • 著者名/発表者名: 平郡雄太・高橋広夫・林憲哉・佐々木駿・山下由衣・内藤哲・尾之内均
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] NCBNにおけるがん研究とゲノム医療のためのバイオリソース (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉田輝彦・濱田哲暢・佐々木博己・間野博行
  • 学会等名: 第78回日本癌学会学術総会
• [学会発表] 胃がん及び幹細胞における上皮間葉転換関連ネットワークパスウェイ (2019)
  • 著者名/発表者名: 田邊思帆里・カーデルサビーナ・小野竜一・青柳一彦・広瀬明彦・横崎宏・佐々木博己
  • 学会等名: 第78回日本癌学会学術総会
• [学会発表] Development of bioinformatics methods and their applications: from plant to medical sciences (2019)
  • 著者名/発表者名: Takahashi H., Machida C., Muto M., Kojima S., Itoh M., Onouchi H., and Sasaki H.
  • 学会等名: International Conference for Leading and Young Medical Scientists - IC-LYMS 2019 -
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Roles of Nucleolar Proteins and Zinc-Finger Protein ASYMMETRIC LEAVES2 in establishment of leaf adaxial-abaxial polarity in Arabidopsis thaliana (2019)
  • 著者名/発表者名: Machida C., Vial-Pradel S., Nomoto M., Takahashi H., Kojima S., Tada Y and Machida Y.
  • 学会等名: Plant Organ Growth Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] カゼインキナーゼ2の阻害は、インスリン様増殖因子2 受容体の調整不全を介してライソソーム機能不全を導く (2019)
  • 著者名/発表者名: 竹田貴・小松将之・千脇史子・小松崎理絵・小林佑介・冨永英一郎・阪埜浩司・青木大輔・佐々木博己
  • 学会等名: 第78回日本癌学会学術総会
• [備考] 高橋広夫研究室
  • URL: https://www.takahashi-lab.com/