単一細胞遺伝子発現解析の機械学習に基づく腫瘍進展中間段階の解明とモデル化

基于单细胞基因表达分析的机器学习对肿瘤进展的中间阶段进行阐明和建模

• 批准号: 21K08173
• 负责人: 生島 弘彬
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K08173/
• 关键词: 肺癌; 単一細胞遺伝子発現解析; 機械学習

肺癌を含む上皮系悪性腫瘍の進行過程において、一般的に上皮間葉転換（上皮間葉移行）が重要な役割を果たしていることが知られている（Brabletz et al, Nature Reviews Cancer, 2018;18:128-34）。上皮間葉転換（上皮間葉移行）は、悪性腫瘍細胞の上皮層からの離脱、組織内浸潤、血管内への遊走、などの他、腫瘍原性や免疫寛容との関わりも報告されており、悪性腫瘍の進行過程の多段階に寄与していると考えられている（De Craene and Berx, Nature Reviews Cancer, 2013;13:97-110）。しかしながら、「転換」ないし「移行」と表現されるそのプロセスについて、中間段階は十分には捉えられてはおらず、細胞レベルでの転換過程の詳細や、細胞レベルで真に転換が行われているのか否かについては、結論は出ていない。その大きな理由は、腫瘍細胞をbulkの状態で検討しているためであり、bulk全体としては転換していることが確認できても、単一細胞レベルでの転換過程や中間段階を捉えることができていないためである。腫瘍細胞をbulkの状態で検討している段階では、細胞レベルで真に転換が行われている可能性の他に、heterogeneousな腫瘍細胞集団の配分の変化の可能性を否定しきれない。本研究課題は、細胞レベルでの（すなわち、集団内の構成配分変化だけではない）上皮間葉転換の詳細を明らかにするために、単一細胞遺伝子発現解析の技術を用いて、上皮間葉転換の中間段階の実態を捉え、さらにそこに機械学習を組み合わせることで、時系列データの再現とモデル化を試みるものである。その基盤として、昨年度には、正常肺組織の単一細胞遺伝子発現解析データを基に、集団内の構成配分変化だけではない上皮間葉転換の機械学習モデルを構築した。本年度には、その機械学習モデルを腫瘍細胞に適応し、腫瘍細胞集団における上皮間葉転換のプロファイルを解析した。

It has been known that lung cancer, including epithelial tumors, plays an important role in the development of general epithelial-mesenchymal transition (epithelial-mesenchymal migration)(Brabletz et al, Nature Reviews Cancer, 2018;18:128-34). Epithelial-mesenchymal transition (epithelial-mesenchymal transition) is a multi-stage process of epithelial tumor progression (De Craene and Berx, Nature Reviews Cancer, 2013;13:97-110). In the middle stage, the process of cell transformation is described in detail. The reason for the large number of tumor cells in the bulk of the state is to discuss, bulk all of the change in the process of confirmation, a single cell change in the process of change in the intermediate stage The state of tumor cells in bulk may be changed by stages, or by heterogeneous tumor cell populations, or by heterogeneous tumor cell populations. This research topic is about the detailed description of epithelial mesenchymal transition, the application of techniques for the analysis of single cell gene expression, the state of the intermediate stage of epithelial mesenchymal transition, the mechanical learning, the organization, and the reproduction of time series. In the past, the cellular gene expression of normal lung tissue was analyzed, and the molecular structure of epithelial cells was constructed. This year's machine learning process was analyzed in response to tumor cell proliferation and tumor cell aggregation.

项目成果

血胸で発症した胸膜血管肉腫の1例

血胸致胸膜血管肉瘤1例

• 发表时间: 2022
• 作者: 仲村 実花子;渡邉 かおる;吉田 敬士;西村 拓;生島 弘彬;小原 さやか;竹島 英之;酒谷 俊雄;臼井 一裕;福元 健人;檜山 紀子;松本 順;増田 芳雄;森川 鉄平
• 通讯作者: 森川 鉄平

喀血を契機に発見された肺放線菌症の一例

因咯血发现肺放线菌病一例

• 发表时间: 2022
• 作者: 酒谷 俊雄;吉田 敬士;藤井 洸希;西村 拓;渡邉 かおる;生島 弘彬;竹島 英之;福元 健人;檜山 紀子;松本 順;臼井 一裕
• 通讯作者: 臼井 一裕

単発隆起病変の生検により診断を得た気管・気管支型アミロイドーシスの1例

单个隆起病灶活检诊断气管支气管淀粉样变1例

• 发表时间: 2022
• 作者: 藤井 洸希;酒谷 俊雄;吉田 敬士;西村 拓;生島 弘彬;渡邉 かおる;竹島 英之;臼井 一裕
• 通讯作者: 臼井 一裕

肺多形癌小腸転移による小腸出血をペムブロリズマブにてコントロールし得た一例

帕博利珠单抗成功控制肺多形性癌小肠转移小肠出血一例

• 发表时间: 2022
• 作者: 朝賀 玲奈;生島 弘彬;酒谷 俊雄;吉田 敬士;西村 拓;渡邉 かおる;小原 さやか;竹島 英之;臼井 一裕
• 通讯作者: 臼井 一裕

Multidisciplinary Therapy Including Insertion of Two Stents, Photodynamic Therapy, and Nine-line Chemotherapy Against Lung Squamous Cell Carcinoma

肺鳞癌的多学科治疗，包括插入两个支架、光动力疗法和九线化疗

• DOI: 10.18907/jjsre.43.5_473
• 发表时间: 2021
• 期刊: The Journal of the Japan Society for Respiratory Endoscopy
• 作者: 生島 弘彬;平石 尚久;田宮 浩之;天野 陽介;鹿毛 秀宣;田中 剛;佐藤 雅昭;松元 祐司;土田 敬明;長瀬 隆英
• 通讯作者: 長瀬 隆英