精子ミトコンドリアの解析による精索静脈瘤の病態解明および新規治療の開発

通过精子线粒体分析阐明精索静脉曲张的病理学并开发新疗法

• 批准号: 19K09701
• 负责人: 小林 秀行
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Toho University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K09701/
• 关键词: 精索静脈瘤; AI; 精巣組織; micro TESE; azoospermia; Johnsen score; artificial intelligence; machine learning; pathology; testis; 無精子症; AutoML; Google Cloud; ミトコンドリア

精索静脈瘤は静脈血が腎静脈から内精静脈へ逆流するために、蔓状静脈叢が怒張およびうっ血をきたした状態であり、多くは左側に発生する。造精機能障害の原因は、静脈血のうっ滞により陰嚢内温度の上昇が主たる原因と考えられている。しかし、不妊を起こすメカニズムに関しては明確ではなく、温度上昇以外に、 酸化ストレスの上昇、精子DNAダメージなどが関連すると指摘されている。また、精巣には特有の熱ショックタンパク質が発現しており、ストレスに対する代償機構があるとされている。さらに最近では、精索静脈瘤における精子ミトコンドリアの構造や機能異常が、酸化ストレスの上昇や精子運動能の減弱に関与することが示唆されている。そのため、精索静脈瘤によって精子ミトコンドリアのゲノムに突然変異が引き起こされ、精子数の減少や運動能の低下が起こることが考えられる。研究1年目は、精索静脈瘤患者の手術前後の精液検体の採取に重点を置いていた。研究2年目は、コロナ渦の影響で2020年4月以降の精索静脈瘤手術は中止となり、その後も手術件数は増えず思うように検体は集まらなかった。 そのため、無精子症の精巣組織の病理画像をAIによって分類する研究を開始し、精巣内の精子への成熟度を判定するJohnsen scoreをAIで自動分類するシステムを構築し英国科学誌 「Scientific Reports」に発表することができた。2022年は、AI研究をさらに展開し、AI予測モデルの作成に着手した。非閉塞性無精子症に対してmicro TESEを行なう際の精子回収予測モデルを開発し、寄与因子としてT/E2が最も精子回収の予測に関係していることが分かった。現在は、このT/E2と精子回収の関係性について研究を行なっている。

The spermatic vein tumor is caused by the reverse flow of blood from the renal vein and the venous plexus. The causes of spermatogenesis impairment include venous blood stagnation, temperature rise in the vagina, and other factors. In addition to temperature rise, acidification and sperm DNA degradation, there is no correlation between sperm DNA and sperm DNA. The compensation mechanism of the special heat and heat of the fine oil is realized. Recently, spermatic vein tumors have been associated with structural and functional abnormalities, increased acidification, and decreased sperm motility. The number of sperms decreased and the motility decreased. The study focused on semen samples taken from patients with spermatic vein tumor before and after surgery. The study was conducted for 2 years and the number of operations for spermatic vein tumors was increased after April 2020. AI classification of sperm tissue in spermatozoa and azoospermia was initiated, and a Johnsen score was used to automatically classify sperm tissue in spermatozoa. In 2022, AI research will begin and AI prediction will begin. In the case of non-infertile azoospermia, T/E2 is the most important predictor of sperm recovery. The relationship between T/E2 and sperm recovery is now under study.

项目成果

画像認識AIによるJohnsen scoreの自動判別モデルの構築

使用图像识别 AI 构建 Johnsen 分数的自动判别模型

• 发表时间: 2021
• 作者: Ito Yurika;Unagami Mami;Yamabe Fumito;Mitsui Yozo;Nakajima Koichi;Nagao Koichi;Kobayashi Hideyuki;小林秀行;小林秀行
• 通讯作者: 小林秀行

正診率99.5%の無精子症における精巣病理診断AIモデルの開発

无精症睾丸病理诊断AI模型开发，准确率达99.5%

• 发表时间: 2021
• 作者: Ito Yurika;Unagami Mami;Yamabe Fumito;Mitsui Yozo;Nakajima Koichi;Nagao Koichi;Kobayashi Hideyuki;小林秀行
• 通讯作者: 小林秀行

実験医学2021年11月号

实验医学2021年11月号

• 发表时间: 2021
• 作者: Ito Yurika;Unagami Mami;Yamabe Fumito;Mitsui Yozo;Nakajima Koichi;Nagao Koichi;Kobayashi Hideyuki;小林秀行;小林秀行;髙里 実
• 通讯作者: 髙里 実