2021 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidating the pathophysiological factors for the clinical application using an artificial intelligence analysis to the snRNA transcriptome data of canine tumors
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21H02366
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
三浦 直樹 鹿児島大学, 農水産獣医学域獣医学系, 教授 (80508036)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大和田 勇人 東京理科大学, 理工学部経営工学科, 教授 (30203954)
丸山 征郎 鹿児島大学, 医歯学総合研究科, 特任教授 (20082282)
後藤 章暢 兵庫医科大学, 医学部, 教授 (70283885)
川原 幸一 大阪工業大学, 工学部, 教授 (10381170)
中川 貴之 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (40447363)
福島 隆治 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (10466922)
畑井 仁 鹿児島大学, 農水産獣医学域獣医学系, 准教授 (40566535)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 犬 / 腫瘍 / AI / non-coding RNA / micro vesicles |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請課題では，獣医療と人医療で問題である腫瘍病態に対して，新しい診断・治療ターゲットを選出し，病態への関与の解明と，実臨床応用を行うことを目的としている．具体的には，3年間で次のようなことを計画している．犬の腫瘍組織，樹立腫瘍細胞株，さらに腫瘍分泌エクソソームの網羅的遺伝子発現（トランスクリプトーム）データをmRNAとnon-coding small RNAに分けて，腫瘍の病態解明を行う．同時にターゲットの発見解析に人工知能（AI）手法を導入する．さらに，新規ターゲットの機能解析を細胞株で行い，同時に臨床マーカーとしての有用性を調査する．
初年度は，次世代シーケンス（NGS：RNA-Seq：トランスクリプトーム）データのin silico解析を行った．犬のメラノーマ，肝細胞癌，乳腺腫瘍などでデータを解析した．特にメラノーマでは特定のターゲットの選別に成功し，以下に示す生理活性も確認中である．また，犬の乳腺腫瘍ではマイクロRNAの網羅的発現変化とこれまでに報告のほとんどされていないnon-coding RNA分子種の変化も確認した．同時に，細胞外分泌小胞体であるエクソソームに含有されるnon-coding RNAの網羅的解析から，犬メラノーマに関連するマイクロRNAとその他のnon-coding RNAの発現変化を確認した．これらの結果は3報の国際誌と複数の国際学会で発表した。また、これらのデータは，人工知能（AI）解析によるターゲットの探索と選択へ利用できるフォーマットとして整えた．また，3つ目の目的である腫瘍細胞株へのターゲット分子導入と表現型変化の確認に関しても，犬のメラノーマで変化する新規のターゲットRNA分子を，培養細胞に遺伝子導入して，細胞の増殖，アポトーシス，浸潤性を確認できた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初予定してた複数の犬の腫瘍におけるnon-coding RNAの網羅的発現解析（NGSによるRNA-Seq)の結果をin silicoで解析し，異なるRNA種(例えば(mRNA，マイクロRNA，その他non-codingRNAやlong non-coding RNAの断片物）に分けたデータを取得で来た．特にメラノーマでは，すでに特定のターゲットの生理活性を確認中である．これらのデータは，バイオインフォマティクス手法で解析した．これらは直接AI解析に利用できる状況となっている．また，選択したnon-coding RNAの生理活性の確認のための培養細胞への導入（インヒビターによる抑制も）も行い，実際の細胞の増殖能の変化を確認した．
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度に成功しているin silicoでの、犬腫瘍特異的non-coding RNA分子の探索を継続する．特に，次世代シーケンス（NGS：RNA-Seq：トランスクリプトーム）データのin silico解析と人工知能（AI）解析によるターゲットの探索と選択を継続する．また，実臨床症例から，臨床基礎データの蓄積とサンプル採取を継続する．このデータは蓄積，解析を繰り返し最終年度の統合解析としてまとめる予定で，最終的な実臨床の有用性の評価へ応用する．
腫瘍細胞株へのターゲット分子導入と，導入後の，これらからの細胞からの分泌エクソソームの含有RNAの変化も解析する．
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