Development of AI technology to detect prion activity of pathogenic proteins in nasal mucosa and its application to diagnosis of dementia

鼻粘膜致病蛋白朊病毒活性检测AI技术开发及其在痴呆诊断中的应用

• 批准号: 20K20588
• 负责人: 遠山 育夫
• 金额: $ 16.64万
• 依托单位: Shiga University of Medical Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-07-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K20588/
• 关键词: 認知症; AI; プリオン; 診断; アルツハイマー病; タウタンパク; 神経科学; 組織細胞化学

2020年度は、倫理委員会の承認を得て、プリオン活性を検出するバイオアッセイ系を構築し、アルツハイマー病患者および対照例の剖検脳および鼻粘膜サンプルを用いてプリオン活性を測定した。アルツハイマー病患者10例と非神経疾患対照例10例の剖検脳および鼻粘膜サンプルを用いてプリオン活性を測定した。その結果、アルツハイマー病患者からの試料で強いプリオン活性を認めた。蛍光強度は、いずれもアルツハイマー病患者で優位に強かった（p <0.05）。ELISA測定では、特に鼻粘膜サンプルでは、タンパク量が少なく、アルツハイマー病患者と対照例の間に優位な差は、認めなかった。これらの結果は、ヒトの鼻粘膜サンプルを用いたアルツハーマー病診断には、プリオン活性を測定する方がELISA法で測定するよりも診断能力が高いということを示している。これらの結果は、Journalof Alzheimer’s Disease Reports に論文発表した。2021年度は、上記のプリオン活性系を用いて、アルツハイマー病例、対照例の脳サンプルのプリオン活性を蛍光顕微鏡で測定した後、蛍光を使わない位相差画像も取得した。AIを用いて蛍光を使わない位相差画像から蛍光画像で測定したプリオン活性を導くことができるか検討した。現時点では、AIを用いても蛍光画像で検出できるプリオンを位相差画像から正確に検出することは困難だが、AIを用いて位相差画像を解析することで、アルツハイマー例と対照例を区別できることが分かった。2022年度は、培養細胞でAIを用いてアルツハイマー病を診断するための、AI技術を様々なプログラムを用いて検討した。また、ヒトの剖検脳組織、剖検鼻粘膜組織を用いて実際にリン酸化タウタンパクがヒト鼻粘膜に存在することを確かめ、Acta Histochemica et Cytochemica誌に発表した。

在2020财政年度，在伦理委员会的批准下，建立了一种检测到Prionic活性的Biaxay系统，并使用阿尔茨海默氏病患者以及议会文凭和鼻粘膜样品测量了prion活性。使用10例阿尔茨海默氏病患者和10例非神经性疾病和鼻粘膜样品测量prion活性。结果，在阿尔茨海默氏病患者的样本中发现了强大的prion活性。荧光强度都优于阿尔茨海默氏病患者（p <0.05）。在ELISA测量中，尤其是在鼻粘膜样品中，蛋白质的量很低，而阿尔茨海默氏病患者和相反病例之间没有优势。这些结果表明，使用人类鼻粘膜样品的Alts Harer疾病诊断比测量prion活性的诊断能力高于ELISA方法。这些结果发表在阿尔茨海默氏病的杂志上。在2021财年，使用上述prion活跃系统，用荧光显微镜测量了阿尔茨海默氏病的pro派活动和受控的脑样品，然后获得了未使用荧光的相差图像。我们检查了未使用AI使用的未使用荧光的相位差图像中荧光图像测量的prion活性。目前，很难通过使用AI相差图像使用AI准确地检测到可以用荧光图像检测到的prions，但是通过使用AI分析相差图像，可以区分阿尔茨海默氏症的示例。在2022财年，使用各种程序检查了AI技术，以在培养细胞中使用AI诊断阿尔茨海默氏病。此外，已经证实，使用人解剖学脑组织和解剖鼻粘膜组织实际上存在于人类鼻粘膜中的磷氧化猪，并发表在Acta HistoChemica et kytochemica中。

项目成果

Loss of lysosomal proteins Progranulin and Prosaposin associated with increased neurofibrillary tangle development in Alzheimer’s disease.

溶酶体蛋白颗粒体蛋白前体和前塞波蛋白的丢失与阿尔茨海默病中神经原纤维缠结的发展增加有关。

• DOI: 10.1093/jnen/nlab056
• 发表时间: 2021
• 期刊: J Neuropathol Exp Neurol
• 作者: Mendsaikhan A;Tooyama I;Serrano GE;Beach TG;Walker DG
• 通讯作者: Walker DG

シンポジウム 「組織細胞化学の新技術」細胞の見えるか化技術

“组织细胞化学新技术”细胞可视化技术研讨会

• 发表时间: 2021
• 作者: Ryusuke Miyata;Daisuke Tadaki;Daichi Yamaura;Shun Araki;Madoka Sato;Maki Komiya;Teng Ma;Hideaki Yamamoto;Michio Niwano;Ayumi Hirano-Iwata;Hirokazu Toju;水上民夫
• 通讯作者: 水上民夫