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2022 年度 実施状況報告書

機械学習技術を応用したDNAメチル化解析による小児脳腫瘍分類の新展開

研究課題

研究課題/領域番号 22K06951
研究機関杏林大学

研究代表者

里見 介史  杏林大学, 医学部, 学内講師 (10633977)

研究分担者 義岡 孝子  国立研究開発法人国立成育医療研究センター, 病理診断部, 部長 (50381182)
高見 浩数  東京大学, 医学部附属病院, 助教 (50548625)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2027-03-31
キーワード人体病理 / 中枢神経系腫瘍 / DNAメチル化
研究実績の概要

DNAメチル化解析を組織形態学的解析と遺伝子検索に統合し、治療奏効性や予後の予測に資する新しい小児脳腫瘍分類を策定するため、小児脳腫瘍及び成人に発生した小児型脳腫瘍のDNAメチル化プロファイルによる特徴づけを行なった。
Illumina Infinium Methylation EPIC BeadChip arrays (Illumina, Inc., San Diego, CA, USA)によって取得されたゲノムワイドDNAメチル化アレイデータから、近年、新しい脳腫瘍分類法として用いられるDNAメチル化分類を、ドイツがんセンター(Deutsches Krebsforschungszentrum, DKFZ)が公開するウェブツール (DKFZ Classifier) を用いて取得した。
しかし、DKFZ Classifierは、教師あり機械学習であるランダムフォレスト法を応用しており、正解・不正解が与えられる場合や、大量のデータが用意できる場合に予測精度が高いものの、小児脳腫瘍は組織型ごとに十分な症例数が集積できず、学習データセットに含まれない組織型(中枢神経系胚細胞腫や小児特有の希少な組織型)もある。また、希少腫瘍型では十分なデータセットが得られず、正確なDNAメチル化分類結果が得られるか不明である。
そこで、DNAメチル化プロファイルを可視化するために非線形性次元削減法を併用して、既知の中枢神経系腫瘍との類似性を明らかにしたほか、詳細なゲノムワイドコピー数解析を行った。バ イ オ イ ン フ ォ マ テ ィ ク ス 解 析 は 、 R (RFoundation for Statistical Computing, Vienna, Austria) にminfiやRtsneを含む複数の解析パッケージを組み合わせ、解析パイプラインを確立した。

現在までの達成度 (区分)
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

既存のアーカイブ検体から、形態学的に診断困難で、各種遺伝子解析によっても診断を確定できない症例を検索した。既に2例でDNAメチル化解析を施行し、そのDKFZ classifier結果と非線形次元削減法による評価を完了した。いずれの手法でも既知の腫瘍とは合致しないか、合致しても矛盾のある結果が得られた。現在、網羅的発現解析を行い、融合遺伝子解析を行なっている。
その他にもDNAメチル化解析の候補となる診断困難例を20例以上検索しており、DNAメチル化解析を行う準備を進めている。

今後の研究の推進方策

既に網羅的発現解析が行われている2例のデータ解析により、新規融合遺伝子を含む遺伝子異常が同定された場合には、形態学的に類似する診断困難例を優先してDNAメチル化解析を行い、両者のゲノムワイドなDNAメチル化プロファイルを比較する。
既知の融合遺伝子を含む遺伝子異常が同定された場合には、公開されているDNAメチル化データや網羅的発現データを検索し、そのプロファイルを比較し、類似性を評価する。
併せて現在までの解析パイプラインをウェブベースで半自動化するための解析システムの構築を目指す。

次年度使用額が生じた理由

コロナ感染症の広がりのため、流通経路の混乱があり、購入予定試薬の入荷が間に合わなかった。次年度に、既に予定している試薬と併せて購入予定である。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 3件、 査読あり 10件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Charite-Universitatsmedizin Berlin(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Charite-Universitatsmedizin Berlin
  • [雑誌論文] Utility of genome-wide DNA methylation profiling for pediatric-type diffuse gliomas2023

    • 著者名/発表者名
      Otani Yoshihiro、Satomi Kaishi、Suruga Yasuki、Ishida Joji、Fujii Kentaro、Ichimura Koichi、Date Isao
    • 雑誌名

      Brain Tumor Pathology

      巻: 40 ページ: 56~65

    • DOI

      10.1007/s10014-023-00457-6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-grade neuroepithelial tumor with EP300::BCOR fusion and negative BCOR immunohistochemical expression: a case report2023

    • 著者名/発表者名
      Sugino Hirokazu、Satomi Kaishi、Mori Taisuke、Mukai Yuuki、Honda-Kitahara Mai、Matsushita Yuko、Ichimura Koichi、Narita Yoshitaka、Yoshida Akihiko
    • 雑誌名

      Brain Tumor Pathology

      巻: 40 ページ: 133~141

    • DOI

      10.1007/s10014-023-00451-y

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The utility of DNA methylation analysis in elderly patients with pilocytic astrocytoma morphology2022

    • 著者名/発表者名
      Suruga Yasuki、Satomi Kaishi、Otani Yoshihiro、et al.
    • 雑誌名

      Journal of Neuro-Oncology

      巻: 160 ページ: 179~189

    • DOI

      10.1007/s11060-022-04131-3

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] <scp>DNA</scp> methylation array analysis for diffuse leptomeningeal glioneuronal tumor with conspicuous hypothalamic mass. A case report2022

    • 著者名/発表者名
      Yamada Seiji、Tanikawa Motoki、Shibata Hiromi、Honda‐Kitahara Mai、Nakano Yoshiko、Satomi Kaishi、Sakata Tomohiro、Hirose Takanori、Ichimura Koichi、Mase Mitsuhito
    • 雑誌名

      Neuropathology

      巻: 42 ページ: 512~518

    • DOI

      10.1111/neup.12818

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Age is a major determinant for poor prognosis in patients with pilocytic astrocytoma: a SEER population study2022

    • 著者名/発表者名
      Tomita Yusuke、Hibler Elizabeth A.、Suruga Yasuki、Ishida Joji、Fujii Kentaro、Satomi Kaishi、Ichimura Koichi、Hirotsune Nobuyuki、Date Isao、Tanaka Yoshihiro、Otani Yoshihiro
    • 雑誌名

      Clinical and Experimental Medicine

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1007/s10238-022-00882-5

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Clinical application of a highly sensitive digital PCR assay to detect a small fraction of IDH1 R132H-mutant alleles in diffuse gliomas2022

    • 著者名/発表者名
      Satomi Kaishi、Yoshida Akihiko、Matsushita Yuko、Sugino Hirokazu、Fujimoto Kenji、Honda-Kitahara Mai、Takahashi Masamichi、Ohno Makoto、Miyakita Yasuji、Narita Yoshitaka、Yatabe Yasushi、Shibahara Junji、Ichimura Koichi
    • 雑誌名

      Brain Tumor Pathology

      巻: 39 ページ: 210~217

    • DOI

      10.1007/s10014-022-00442-5

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Central nervous system sarcoma with <scp> <i>ATXN1</i> </scp> <i>::</i> <scp> <i>DUX4</i> </scp> fusion expands the concept of <scp> <i>CIC</i> </scp> ‐rearranged sarcoma2022

    • 著者名/発表者名
      Satomi Kaishi、Ohno Makoto、Kubo Takashi、Honda‐Kitahara Mai、Matsushita Yuko、Ichimura Koichi、Narita Yoshitaka、Ichikawa Hitoshi、Yoshida Akihiko
    • 雑誌名

      Genes, Chromosomes and Cancer

      巻: 61 ページ: 683~688

    • DOI

      10.1002/gcc.23080

    • 査読あり
  • [雑誌論文] HSP90 Inhibition Overcomes Resistance to Molecular Targeted Therapy in <i>BRAFV600E</i>-mutant High-grade Glioma2022

    • 著者名/発表者名
      Sasame Jo、Ikegaya Naoki、Kawazu Masahito、Natsumeda Manabu、Hayashi Takahiro、Isoda Masataka、Satomi Kaishi、et al.
    • 雑誌名

      Clinical Cancer Research

      巻: 28 ページ: 2425~2439

    • DOI

      10.1158/1078-0432.CCR-21-3622

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Transcriptome and methylome analysis of CNS germ cell tumor finds its cell-of-origin in embryogenesis and reveals shared similarities with testicular counterparts2022

    • 著者名/発表者名
      Takami Hirokazu、Elzawahry Asmaa、Mamatjan Yasin、Fukushima Shintaro、Fukuoka Kohei、Suzuki Tomonari、Yanagisawa Takaaki、Matsushita Yuko、Nakamura Taishi、Satomi Kaishi et al.
    • 雑誌名

      Neuro-Oncology

      巻: 24 ページ: 1246~1258

    • DOI

      10.1093/neuonc/noac021

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 12p gain is predominantly observed in non-germinomatous germ cell tumors and identifies an unfavorable subgroup of central nervous system germ cell tumors2022

    • 著者名/発表者名
      Satomi Kaishi、Takami Hirokazu、Fukushima Shintaro et al.
    • 雑誌名

      Neuro-Oncology

      巻: 24 ページ: 834~846

    • DOI

      10.1093/neuonc/noab246

    • 査読あり
  • [学会発表] DNA methylome analysis suggested the presence of “true” IDH-wildtype lower-grade gliomas2022

    • 著者名/発表者名
      Kaishi Satomi, Kenji Fujimoto, Hideyuki Arita et al.
    • 学会等名
      World Federation of Neuro-Oncology Societies (WFNOS) 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] 12p gain is predominantly observed in non-germinomatous germ cell tumors and identifies an unfavorable subgroup of central nervous system germ cell tumors2022

    • 著者名/発表者名
      Kaishi Satomi, Hirokazu Takami, Shintaro Fukushima et al.
    • 学会等名
      World Federation of Neuro-Oncology Societies (WFNOS) 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] IDH変異型グリオーマの統合診断の実際2022

    • 著者名/発表者名
      里見介史
    • 学会等名
      第63回日本神経病理学会
    • 招待講演
  • [学会発表] IDH野生型びまん性星細胞腫は存在するか?2022

    • 著者名/発表者名
      里見 介史、藤本 健二、有田 英之、山崎 夏維、松下 裕子、中村 大志、宮北 康二、梅原 徹、小林 啓一、田村 郁、田中 將太、樋口 芙未、沖田 典子、金村 米博、深井 順也、阪本 大輔、 宇田 武弘、前原 健寿、永根 基雄、西川 亮、鈴木 博義、澁谷 誠、小森 隆司、成田 善孝、市村 幸一
    • 学会等名
      第111回日本病理学会総会
  • [学会発表] 12p gainは中枢神経系胚細胞腫瘍の予後不良群を同定する2022

    • 著者名/発表者名
      里見 介史、高見 浩数、福島 慎太郎ら
    • 学会等名
      第111回日本病理学会総会
  • [学会発表] 中枢神経系腫瘍のゲノム・エピゲノム研究と病理診断への応用2022

    • 著者名/発表者名
      里見介史
    • 学会等名
      第68回日本病理学会秋期特別総会
    • 招待講演
  • [備考] 病理学教室 里見学内講師が日本病理学会学術研究賞を受賞

    • URL

      https://www.kyorin-u.ac.jp/cn/html/kyorin/00003/202301122/index.html

  • [備考] 病理学教室 里見学内講師が2022年IAP日本支部・病理診断学術奨励賞を受賞

    • URL

      https://www.kyorin-u.ac.jp/cn/html/kyorin/00003/202301121/index.html

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公開日: 2023-12-25  

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