大腸癌の遺伝子変異を予測する人工知能を開発
なお、本研究の一部は、デンカ株式会社との共同研究で行われました。
【本研究成果のポイント】
・大腸癌の病理標本スライドを「人間の目」で観察すると、遺伝子変異の量が非常に多い癌であるTumor mutational burden-high(TMB-H)(※1)では、特徴的な病理組織像(腫瘍内リンパ球浸潤)が認められました。
・大腸癌の病理標本スライドを深層学習することによって、TMB-Hを予測する「人工知能」を開発しました。
・今回開発した「人工知能」は、大腸癌TMB-Hの予測精度において、「人間の目」と同等かそれ以上であると考えられました。
Ⅰ.研究の背景
近年、固形癌の薬物療法は、個々の遺伝子変異のパターン(遺伝子変異プロファイル)に基づいて行われるようになっています。Tumor mutational burden-high(TMB-H)は、大腸癌を含む各種の固形癌で認められる遺伝子変異プロファイルの一つであり、TMB-Hの癌細胞の中には極端に多くの遺伝子変異が蓄積しています。TMB-Hでは、腫瘍特異抗原(ネオアンチゲン)の発現が高く、T細胞の認識を受けやすくなることから、免疫チェックポイント阻害剤の効果が高いと考えられています。一方で、TMB-Hを同定するためには、次世代シークエンサーを用いた遺伝子変異解析が必要であるため、解析コストが高いことが問題となっていました。大腸癌のTMB-Hを予測する人工知能を開発することは、癌の遺伝子解析にまつわるコスト問題を解決し、大腸癌の個別化治療を推進する上で極めて重要です。
Ⅱ.研究の概要
本研究グループは、大腸癌手術を受けた方より研究参加の同意を頂いて本研究を行いました。本研究は、次の3つのステップから成ります。第1に、「人間の目」で大腸癌の病理標本スライドを観察し、TMB-Hの病理学的特徴を明らかにしました。第2に、大腸癌の病理標本スライドを用いて深層学習を行い、TMB-Hを予測する「人工知能」を開発しました。最後に、大腸癌TMB-Hの予測精度に関して、「人間の目」と「人工知能」を比較しました。
【画像:https://kyodonewsprwire.jp/img/202105275481-O1-37Df4K97】
【画像:https://kyodonewsprwire.jp/img/202105275481-O2-9f813A0g】
Ⅲ.研究の成果
(1)大腸癌の病理標本スライドを「人間の目」で観察すると、TMB-Hでは特徴的な病理組織像(腫瘍内リンパ球浸潤)が認められました。
(2)大腸癌の病理標本スライドからTMB-Hを予測する「人工知能」を開発しました。
(3)「人間の目」と「人工知能」の大腸癌TMB-Hの予測精度(Area under the curve)は0.910と0.934でした。
これらのことから、今回開発した「人工知能」は、大腸癌TMB-Hの予測精度において、「人間の目」と同等かそれ以上であると考えられました。
Ⅳ.今後の展開
今回開発した大腸癌TMB-Hを予測する人工知能の精度を高め、さらに他の癌腫のTMB-Hを予測する汎用型の人工知能の開発を目指したいと考えています。また、今回開発した人工知能が実際の免疫チェックポイント阻害剤の治療効果を予測できるかどうかについて、評価したいと考えています。
Ⅴ.研究成果の公表
これらの研究成果は、2021年4月28日、Journal of Gastroenterology誌に掲載されました。
論文タイトル:Histopathological characteristics and artificial intelligence for predicting tumor mutational burden-high colorectal cancer.
著者:Shimada Y, Okuda S, Watanabe Y, Tajima Y, Nagahashi M, Ichikawa H, Nakano M, Sakata J, Takii Y, Kawasaki T, Homma KI, Kamori T, Oki E, Ling Y, Takeuchi S, Wakai T.
doi: 10.1007/s00535-021-01789-w
用語解説
(※1)Tumor mutational burden:
癌に生じた遺伝子変異のおおよその量を表します。また、Tumor mutational burden-high(TMB-H)は遺伝子変異の量が非常に多い癌を表し、Tumor mutational burden-low(TMB-L)は遺伝子変異の量が中等度から少量の癌を表します。
ウーマン村本”宮迫地上波復帰白紙”騒動受けテレビ各局に苦言「とてつもなく気持ち悪い」
公益通報の市職員が自殺 処分の職員が同じフロアに異動 和歌山
【オリックス】中嶋監督怒りの指摘「ボークでしょ? あれは」中日マルティネスの投球に
玉置浩二の妻、青田典子(53)の現在がとんでもない事になっていると話題に
池上季実子「正直、嫉妬しています」映画「風の奏の君へ」舞台あいさつで大谷監督へ抗議!?
遠藤憲一「旅先でもスイカ」大阪の激安スーパー前で最新ショット
元日本ハム投手の芝草宇宙監督率いる帝京長岡が2年連続4強入り 10安打10得点で圧勝
【阪神】悪夢の2戦連続サヨナラ負け…岡田監督第2次政権ワーストタイの5連敗
「捨てる」だけじゃない 洋服や器など手持ちのお気に入りを捨てずに「転用・再活用」する方法
【ソフトバンク】大津亮介が広島打線を手玉、7回散発5安打無失点で4勝目 主砲柳田の離脱救う
何があった!?「エアコン」が想定外の壊れ具合!投稿者に話を聞いた
柏原崇(45)現在を調べてみた結果、相変わらずかっこよすぎた!
大原櫻子、ガーシー暴露後初のSNS投稿に賛否の声「イメージ最悪になった」
「暴露します」松本人志飲み会参加セクシー女優「衝撃作」発売「言えなくてずっと溜めてた」
玉置浩二の妻、青田典子(53)の現在がとんでもない事になっていると話題に
漫才師の今くるよさん死去 膵がんのため
大谷翔平被弾投手が悪態ついて退場処分!次打者フリーマンと対戦中に判定巡り塁審と口論
金正恩の妹・金与正関連のネタ投稿がTwitterで大量に出回る
ユーチューバーもこう氏、元彼女・成海瑠奈について赤裸々告白
浜崎あゆみ、子供の写真公開に疑いの声止まず「よそのお宅の子供?」
何があった!?「エアコン」が想定外の壊れ具合!投稿者に話を聞いた
柏原崇(45)現在を調べてみた結果、相変わらずかっこよすぎた!
玉置浩二の妻、青田典子(53)の現在がとんでもない事になっていると話題に
ユーチューバーもこう氏、元彼女・成海瑠奈について赤裸々告白
元めちゃイケメンバーの三中元克(32)現在は何をしているのか調べてみた!
TikTokを賑わす「フエラムネごめんなサイダー味」がセブンイレブンで再販!じゅるるマスカットも買うなら今!
小倉優子、不自然な“二重ライン”にネット騒然「やっぱり整形?」
ガーシーが綾野剛のLINE公開でネット騒然「ショック」「すごいエンタメ」
岡本夏生(56)、1600日ぶりにブログを更新した現在が衝撃
大原櫻子、ガーシー暴露後初のSNS投稿に賛否の声「イメージ最悪になった」
ウーマン村本”宮迫地上波復帰白紙”騒動受けテレビ各局に苦言「とてつもなく気持ち悪い」
公益通報の市職員が自殺 処分の職員が同じフロアに異動 和歌山
【オリックス】中嶋監督怒りの指摘「ボークでしょ? あれは」中日マルティネスの投球に
玉置浩二の妻、青田典子(53)の現在がとんでもない事になっていると話題に
池上季実子「正直、嫉妬しています」映画「風の奏の君へ」舞台あいさつで大谷監督へ抗議!?
元日本ハム投手の芝草宇宙監督率いる帝京長岡が2年連続4強入り 10安打10得点で圧勝
遠藤憲一「旅先でもスイカ」大阪の激安スーパー前で最新ショット
【阪神】悪夢の2戦連続サヨナラ負け…岡田監督第2次政権ワーストタイの5連敗
「捨てる」だけじゃない 洋服や器など手持ちのお気に入りを捨てずに「転用・再活用」する方法
【ソフトバンク】大津亮介が広島打線を手玉、7回散発5安打無失点で4勝目 主砲柳田の離脱救う