医用画像とimmunogenomicsを用いた人工知能による肝癌薬物療法の最適化

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21K07184
• 研究機関: 近畿大学
• 研究代表者: 西田 直生志 近畿大学, 医学部, 教授 (60281755)
• 研究分担者: 目加田 慶人 中京大学, 工学部, 教授 (00282377)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 肝細胞癌 / 薬物療法 / 予測モデル / 人工知能 / 遺伝子変異 / 腫瘍免疫微小環境 / Radiomics

研究実績の概要

肝細胞癌(肝癌)の遺伝子変異、病理組織、画像情報を用い、薬物療法の効果を予測するAIモデルの開発を試みた。154例の肝癌組織を用い、免疫チェックポイント分子の発現や遺伝子変異から肝癌を分類、その結果をTCGAからのデータを用いて確認した。PD-L1陽性発現、CD8+リンパ球浸潤、PI3K-Akt経路の活性型変異、b-カテニン経路活性型変異に基づきモデルを作成した。PD-1抗体治療を受けた34例の肝癌例をテストコホートとして解析し、CD8+リンパ球、PD-L1、b-カテニン活性化により作成したスコアは肝癌の抗PD-L1抗体の無増悪生存期間を層別化できた。
さらに、画像情報を用いてレンバチニブ治療後の病勢制御を予測するモデルも開発した。96例の肝癌患者のCT画像からRadiomics特徴量を抽出し、ニューラルネットワーク（NN）を用いて治療後の病勢制御を予測した。NNとLightGBMモデルを比較した結果、NNの方が適していることが示唆されました。NNモデルの平均正解率は0.58であった。
一方、このモデルでは、予測に対して有効でない特徴量が複数含まれており、さらなる精度向上のため、相互情報量を特徴量の関連性尺度として利用し、少ない特徴量で精度の高いモデルを作成することを試みた。患者情報とRadiomics特徴量の計119種の特徴量から腫瘍縮小効果の有無を判別する2値分類を行なった。その結果、特にRadiomics特徴量であるGLSZM(Gray Level Size Zone Matrix)が判別に有用であった。結果的に、モデルに用いる特徴量を4種まで削減しても先行研究やランダムな特徴量選択方法に比較して予測精度が向上した。
本研究によりは、肝癌治療において遺伝子や画像情報を組み合わせた治療効果予測モデルが作成可能であった。

研究成果

• [雑誌論文] Characteristics and outcomes of immunotherapy-related liver injury in patients with hepatocellular carcinoma versus other advanced solid tumours (2024)
  • 著者名/発表者名: Celsa Ciro、Cabibbo Giuseppe、Fulgenzi Claudia A.M.、SchNishida Naoshi、et al.
  • 雑誌名: Journal of Hepatology 巻: 80 ページ: 431～442
  • DOI: 10.1016/j.jhep.2023.10.040
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Safety and Efficacy of Lenvatinib in Very Old Patients with Unresectable Hepatocellular Carcinoma (2024)
  • 著者名/発表者名: Camera Silvia、Rimini Margherita、Rossari Federico、Tada Toshifumi、Suda Goki、Shimose Shigeo、Kudo Masatoshi、Naoshi Nishida、et al.
  • 雑誌名: Targeted Oncology 巻: 19 ページ: 29～39
  • DOI: 10.1007/s11523-023-01029-6
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A meta-analysis and real-world cohort study on the sex-related differences in efficacy and safety of immunotherapy for hepatocellular carcinoma (2024)
  • 著者名/発表者名: Balcar Lorenz、Scheiner Bernhard、Fulgenzi Claudia Angela Maria、D’Alessio Antonio、Pomej Katharina、Roig Marta Bofill、Meyer Elias Laurin、Che Jaekyung、Nishida Naoshi、Lee Pei-Chang、Wu Linda、Ang Celina、Krall Anja、Saeed Anwaar、Stefanini Bernardo、Naoshiu Nishida、et al.
  • 雑誌名: JHEP Reports 巻: 6 ページ: 100982～100982
  • DOI: 10.1016/j.jhepr.2023.100982
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Impact of body mass index on the prognosis of unresectable HCC patients receiving first‐line Lenvatinib or atezolizumab plus bevacizumab (2024)
  • 著者名/発表者名: Rimini Margherita、Stefanini Bernardo、Tada Toshifumi、Suda Goki、Shimose Shigeo、Kudo Masatoshi、Naoshi Nishida、et al.
  • 雑誌名: Liver International 巻: － ページ: －
  • DOI: 10.1111/liv.15885
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Role of the Prognostic Nutritional Index in Predicting Survival in Advanced Hepatocellular Carcinoma Treated with Atezolizumab Plus Bevacizumab (2023)
  • 著者名/発表者名: Persano Mara、Rimini Margherita、Tada Toshifumi、Suda Goki、Shimose Shigeo、Kudo Masatoshi、Cheon Jaekyung、Finkelmeier Fabian、Lim Ho Yeong、Presa Jose、Masi Gianluca、Yoo Changhoon、Lonardi Sara、Stefanini Bernardo、Kumada Takashi、Sakamoto Naoya、Iwamoto Hideki、Aoki Tomoko、Nishida Naoshi、et al.
  • 雑誌名: Oncology 巻: 101 ページ: 283～291
  • DOI: 10.1159/000528818
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Outcomes of beta blocker use in advanced hepatocellular carcinoma treated with immune checkpoint inhibitors (2023)
  • 著者名/発表者名: Wu Y. Linda、van Hyfte Grace、Ozbek Umut、Reincke Marlene、Gampa Anuhya、Mohamed Yehia I.、Nishida Naoshi、et al.
  • 雑誌名: Frontiers in Oncology 巻: 13 ページ: 1128569
  • DOI: 10.3389/fonc.2023.1128569
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Atezolizumab plus bevacizumab versus lenvatinib for unresectable hepatocellular carcinoma: a large real-life worldwide population (2023)
  • 著者名/発表者名: Casadei-Gardini Andrea、Rimini Margherita、Tada Toshifumi、Suda Goki、Shimose Shigeo、Kudo Masatoshi、Cheon Jaekyung、Finkelmeier Fabian、Lim Ho Yeong、Rimassa Lorenza、Presa Jose、Masi Gianluca、Yoo Changhoon、Lonardi Sara、Aoki Tomoko、Nishida Naoshi、et al.
  • 雑誌名: European Journal of Cancer 巻: 180 ページ: 9～20
  • DOI: 10.1016/j.ejca.2022.11.017
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Progression patterns and therapeutic sequencing following immune checkpoint inhibition for hepatocellular carcinoma: An international observational study (2023)
  • 著者名/発表者名: Talbot Thomas、D'Alessio Antonio、Pinter Matthias、Balcar Lorenz、Scheiner Bernhard、Marron Thomas U.、Jun Tomi、Nishida Naoshi、et al.
  • 雑誌名: Liver International 巻: 43 ページ: 695～707
  • DOI: 10.1111/liv.15502
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Real-World Data for Atezolizumab Plus Bevacizumab in Unresectable Hepatocellular Carcinoma: How Does Adherence to the IMbrave150 Trial Inclusion Criteria Impact Prognosis? (2023)
  • 著者名/発表者名: Rimini Margherita、Persano Mara、Tada Toshifumi、Suda Goki、Shimose Shigeo、Kudo Masatoshi、Cheon Jaekyung、Finkelmeier Fabian、Lim Ho Yeong、Presa Jose、Masi Gianluca、Yoo Changhoon、Lonardi Sara、Piscaglia Fabio、Kumada Takashi、Sakamoto Naoya、Iwamoto Hideki、Aoki Tomoko、Nishida Naoshi、et al.
  • 雑誌名: Targeted Oncology 巻: 18 ページ: 221～233
  • DOI: 10.1007/s11523-023-00953-x
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Survival outcomes from atezolizumab plus bevacizumab versus Lenvatinib in Child Pugh B unresectable hepatocellular carcinoma patients (2023)
  • 著者名/発表者名: Rimini Margherita、Persano Mara、Tada Toshifumi、Suda Goki、Shimose Shigeo、Kudo Masatoshi、Cheon Jaekyung、Finkelmeier Fabian、Lim Ho Yeong、Presa Jose、Salani Francesca、Lonardi Sara、Aoki Tomoko、Nishida Naoshi、et al
  • 雑誌名: Journal of Cancer Research and Clinical Oncology 巻: 149 ページ: 7565～7577
  • DOI: 10.1007/s00432-023-04678-2
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Advances in Immunotherapy for Hepatocellular Carcinoma (2023)
  • 著者名/発表者名: Hagiwara Satoru、Nishida Naoshi、Kudo Masatoshi
  • 雑誌名: Cancers 巻: 15 ページ: 2070～2070
  • DOI: 10.3390/cancers15072070
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Impact of body mass index in patients receiving atezolizumab plus bevacizumab for hepatocellular carcinoma (2023)
  • 著者名/発表者名: Vithayathil Mathew、D’Alessio Antonio、Fulgenzi Claudia Angela Maria、Nishida Naoshi、et al.
  • 雑誌名: Hepatology International 巻: 17 ページ: 904～914
  • DOI: 10.1007/s12072-023-10491-3
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Role of β-Catenin Activation in the Tumor Immune Microenvironment and Immunotherapy of Hepatocellular Carcinoma (2023)
  • 著者名/発表者名: Morita Masahiro、Nishida Naoshi、Aoki Tomoko、Chishina Hirokazu、Takita Masahiro、Ida Hiroshi、Hagiwara Satoru、Minami Yasunori、Ueshima Kazuomi、Kudo Masatoshi
  • 雑誌名: Cancers 巻: 15 ページ: 2311～2311
  • DOI: 10.3390/cancers15082311
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Non-Inflamed Tumor Microenvironment and Methylation/Downregulation of Antigen-Presenting Machineries in Cholangiocarcinoma (2023)
  • 著者名/発表者名: Nishida Naoshi、Aoki Tomoko、Morita Masahiro、Chishina Hirokazu、Takita Masahiro、Ida Hiroshi、Hagiwara Satoru、Minami Yasunori、Ueshima Kazuomi、Kudo Masatoshi
  • 雑誌名: Cancers 巻: 15 ページ: 2379～2379
  • DOI: 10.3390/cancers15082379
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Sequential therapies after atezolizumab plus bevacizumab or lenvatinib first-line treatments in hepatocellular carcinoma patients (2023)
  • 著者名/発表者名: Persano Mara、Rimini Margherita、Tada Toshifumi、Suda Goki、Shimose Shigeo、Kudo Masatoshi、Naoshi Nishida, et al.
  • 雑誌名: European Journal of Cancer 巻: 189 ページ: 112933～112933
  • DOI: 10.1016/j.ejca.2023.05.021
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Achievement of Complete Response and Drug-Free Status by Atezolizumab plus Bevacizumab Combined with or without Curative Conversion in Patients with Transarterial Chemoembolization-Unsuitable, Intermediate-Stage Hepatocellular Carcinoma: A Multicenter Proof-Of-Concept Study (2023)
  • 著者名/発表者名: Kudo Masatoshi、Aoki Tomoko、Ueshima Kazuomi、Naohsi Nishida、et al
  • 雑誌名: Liver Cancer 巻: 12 ページ: 321～338
  • DOI: 10.1159/000529574
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The role of FGFR inhibitors in the treatment of intrahepatic cholangiocarcinoma: unveiling the future challenges in drug therapy (2023)
  • 著者名/発表者名: Nishida Naoshi
  • 雑誌名: Hepatobiliary Surgery and Nutrition 巻: 12 ページ: 790～794
  • DOI: 10.21037/hbsn-23-411
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetic/Epigenetic Alteration and Tumor Immune Microenvironment in Intrahepatic Cholangiocarcinoma: Transforming the Immune Microenvironment with Molecular-Targeted Agents (2023)
  • 著者名/発表者名: Nishida Naoshi、Kudo Masatoshi
  • 雑誌名: Liver Cancer 巻: － ページ: －
  • DOI: 10.1159/000534443
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Baseline neutrophil-lymphocyte ratio and platelet-lymphocyte ratio appear predictive of immune treatment related toxicity in hepatocellular carcinoma (2023)
  • 著者名/発表者名: Dharmapuri Sirish、Ozbek Umut、Jethra Hiren、Naoshi Nishida, et al.
  • 雑誌名: World Journal of Gastrointestinal Oncology 巻: 15 ページ: 1900～1912
  • DOI: 10.4251/wjgo.v15.i11.1900
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] <scp>α‐FAtE</scp>: A new predictive score of response to atezolizumab plus bevacizumab for unresectable hepatocellular carcinoma (2023)
  • 著者名/発表者名: Rossari Federico、Tada Toshifumi、Suda Goki、Shimose Shigeo、Kudo Masatoshi、Naoshi Nishida, et al.
  • 雑誌名: International Journal of Cancer 巻: 154 ページ: 1043～1056
  • DOI: 10.1002/ijc.34799
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Incidence of Hyper Progressive Disease in Combination Immunotherapy and Anti-Programmed Cell Death Protein 1/Programmed Death-Ligand 1 Monotherapy for Unresectable Hepatocellular Carcinoma (2023)
  • 著者名/発表者名: Aoki Tomoko、Kudo Masatoshi、Ueshima Kazuomi、Morita Masahiro、Chishina Hirokazu、Takita Masahiro、Hagiwara Satoru、Ida Hiroshi、Minami Yasunori、Tsurusaki Masakatsu、Nishida Naoshi
  • 雑誌名: Liver Cancer 巻: 13 ページ: 56～69
  • DOI: 10.1159/000531024
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Wnt/β-catenin変異を有するヒト肝細胞癌における免疫微小環境の不均一性に関する検討 (2023)
  • 著者名/発表者名: 青木智子, 西田直生志, 紅林泰、 他
  • 学会等名: 第59回日本肝癌研究会 シンポジウム1 肝癌腫瘍微小環境
• [学会発表] 肝内胆管癌におけるゲノム・エピゲノム変化と腫瘍免疫微小環境 (2023)
  • 著者名/発表者名: 西田 直生志, 青木 智子, 盛田 真弘, 他
  • 学会等名: 第59回肝癌研究会 シンポジウム2: 肝内胆管癌薬物療法の進歩
• [学会発表] Non-inflamed typeの胆管癌における 抗原提示分子のメチル化と発現低下 (2023)
  • 著者名/発表者名: 西田直生志, 工藤正俊
  • 学会等名: 第45回日本肝臓学会西部会：ワークショップ3 予後改善に向けた胆管癌の集学的治療 2023年12月8日
• [学会発表] 切除不能HCCに対するABC conversion療法とclinical CRの現状 (2023)
  • 著者名/発表者名: 青木智子, 西田直生志, 工藤正俊
  • 学会等名: 第45回日本肝臓学会西部会: ワークショップ1 肝がん局所療法の多様性とその到達点
• [図書] Immunotherapy in Hepatocellular Carcinoma (2023)
  • 著者名/発表者名: Naoshi Nishida, Masatoshi Kudo
  • 総ページ数: 267
  • 出版者: MDPI Books
  • ISBN: 9783036566917
• [備考] Reserach Map
  • URL: https://researchmap.jp/naoshinishida