Japan-U.S. collaboration to find novel biomarkers of CDK4/6 inhibitor using explainable deep learning and spatial genetic analysis.

日美合作利用可解释的深度学习和空间遗传分析寻找 CDK4/6 抑制剂的新型生物标志物。

• 批准号: 22KK0118
• 负责人: 谷岡 真樹
• 金额: $ 12.9万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-10-07 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KK0118/
• 关键词: 説明可能な深層学習; 空間的遺伝子発現; 乳癌; GeoMx; ＣＤＫ４／６阻害薬

CDK4/6阻害薬パルボシクリブを受けた300名の日本人乳癌病理標本に、Attention機構、Grad-CAM等を適用して、CDK4/6阻害薬感受性・抵抗性に関する“説明可能な”深層学習モデルを複数構築し、米国人300名の乳癌病理標本を用いて精度を検証する。そして最も高精度の感受性・抵抗性モデルが特定した腫瘍内または周囲環境部位1000か所についてGeoMxを用いた空間的遺伝子発現解析を行い、腫瘍内特定部位には変異・コピー数解析を追加する。遺伝子研究の大家であるノースカロライナ大学のPerouと共同で、新規のCDK4/6阻害薬感受性・抵抗性規定因子を同定する。これまでに岡山大学病院・姫路赤十字病院において研究の倫理承認を得た。そして岡山大学病院・姫路赤十字病院において１次治療としてCDK4/6阻害薬パルボシクリブを受けた100名の奏効、無増悪生存期間を含む臨床情報を取得した。さらに岡山大学病院のサンプルについてはHE標本、ER,Ki67, p１６の免疫組織染色、各標本のデジタル化を開始した。さらに福山市民病院、広島市民病院、四国がんセンターのサンプルの使用につき、各病院と交渉している。このサンプル集積は、CDK4/6阻害薬の効果を予測するAIモデルを構築する上で、重要な過程である。有害事象によりCDK4/6阻害薬を中止した患者、病理組織ブロックを入手することができない患者を除外する必要がある。今後はさらに福山市民病院、広島市民病院、四国がんセンターの臨床情報、サンプルを取得し、HE標本、ER,Ki67, p１６の免疫組織染色標本を用いてCDK4/6阻害薬感受性・抵抗性の深層学習モデルを複数作成する。

我们已经应用了注意机制，GRAD-CAM和其他方法来构建CDK4/6抑制剂敏感性的多种“可解释”深度学习模型，以及对CDK4/6抑制剂的耐药性，对300个日本乳腺癌病理学标本，这些标本已受到CDK4/6抑制剂parbociclib的影响，并证实了该样品的精度。然后，使用GEOMX对肿瘤或周围环境中的1,000个位置进行空间基因表达分析，该位置由最准确的敏感性和耐药模型确定，然后将突变和拷贝数分析添加到肿瘤中的特定位置。我们正在与北卡罗来纳大学的遗传研究勋爵的佩鲁（Perou）合作，以识别新型的CDK4/6抑制剂敏感性和抵抗决定因素。到目前为止，它已在冈山大学医院和Himeji红十字医院获得研究伦理批准。然后，我们获得了临床信息，包括100人接受CDK4/6抑制剂parbociclib作为冈山大学医院和Himeji Red Cross医院的一线治疗的100人的临床信息。此外，对于来自冈山大学医院的样品，HE标本，ER，KI67和P16的免疫组织化学染色以及每个标本的数字化。此外，他们正在与每家医院谈判有关福山市医院，广岛市医院和Shikoku癌症中心使用样品的使用。该样品积累是构建预测CDK4/6抑制剂影响的AI模型的重要过程。由于不良事件而导致的CDK4/6抑制剂的患者，应排除组织病理学障碍的患者。将来，我们还将从福山市医院，广岛市医院和Shikoku癌症中心获取临床信息和样品，并使用HE标本和免疫组织化学标本的ER，KI67和P16创建多种CDK4/6抑制剂易感性和抵抗力的深度学习模型。

项目成果

CDK4/6阻害薬の有害事象中止に関する年齢の影響についての検討

检查年龄对 CDK4/6 抑制剂不良事件停药的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: 仁科卓也;谷岡真樹;高田健二;突沖貴宏;高橋侑子;岩本高行;岩谷胤生;枝園忠彦
• 通讯作者: 枝園忠彦