特発性拡張型心筋症の遺伝子異常と心エコー表現型を用いた機械学習による分類法の創出

利用特发性扩张型心肌病的遗传异常和超声心动图表型，利用机器学习创建分类方法

• 批准号: 20K17140
• 负责人: 山本 昌良
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K17140/
• 关键词: 心不全; 心臓超音波; 遺伝子; 心筋症; 心臓超音波検査; 拡張型心筋症; 人工知能

若年発症の多いDCMは本邦において難治性心不全の主たる原因であり、その病態解明は取り組むべき重要な課題である。特発性心筋症患者の発症にはラミンやタイチンといった心臓構成要素の遺伝的要因の関与も重要であることが近年報告されている。しかし、QT延長症候群など遺伝性不整脈疾患に見られる特定の遺伝子異常genotypeと臨床病型phenotypeとの強い関連は、DCMでは未だ見出されていない。この原因の１つに、臨床検査法の開発の遅れが考えられる。心臓の構造的機能的疾患であるDCMの再分類には、心エコー計測法によって表現型が特徴付けられる可能性がある。仮に、特定の遺伝子異常が、「左室拡大と機能障害とともに心房リザーバストレイン低下を伴うタイプ」や「強い右室ストレイン低下を早期から合併して難治性両心不全として発症・経時的に進行するタイプ」などという心エコー表現型とその経時的特徴と関連するなら、「心房機能低下優位DCM」や「両心室型DCM」などの亜型分類が可能かもしれない。本研究の目的は「DCM症例の遺伝子異常と高機能心エコーによる表現型の組み合わせによるDCMの細分類法を機械学習により創出できるか」にある。また、各分類と①予後 ②心筋リバースリモデリングとの関連を明らかにし、将来のプレシジョン・メディシンの基盤を作ることである。本年度は拡張型心筋症が疑われる患者52名を本研究に含め、遺伝子解析および包括的な心エコー図検査を行い、データベースの作成を行った。ターゲットシークエンスにより原因遺伝子が不明であり、かつ家族性発症が濃厚な場合、次世 代シークエンサーを用いた全エクソーム解析による遺伝子の探索を行った。

DCM 通常在年轻时发生，是日本难治性心力衰竭的主要原因，阐明其病理学是一个需要解决的重要问题。最近有报道称，心脏成分（如核纤层蛋白和肌联蛋白）中遗传因素的参与对于特发性心肌病患者的发展也很重要。然而，在DCM中尚未发现长QT综合征等遗传性心律失常疾病中所见的特定遗传异常基因型与临床疾病表型之间的密切关系。造成这种情况的原因之一可能是临床检测方法发展滞后。使用超声心动图方法进行表型表征有可能对 DCM（一种心脏的结构和功能疾病）进行重新分类。推测，特定的基因异常可能导致一种伴有左心室扩大和功能障碍以及心房储备应变降低的类型，或者是一种从早期发展为难治性双侧心力衰竭且右心室应变严重降低并进展的类型。如果它与超声心动图表型（例如“DCM”）及其时间特征相关，则可以对“以心房功能衰退为主的 DCM”或“双心室 DCM”等亚型进行分类。这项研究的目的是“机器学习能否根据 DCM 病例的遗传异常和高性能超声心动图确定的表型相结合，创建 DCM 的子分类方法？”此外，我们的目标是阐明每种分类与（1）预后和（2）心肌逆重塑之间的关系，从而为未来的精准医疗奠定基础。今年，我们在这项研究中纳入了 52 名疑似患有扩张型心肌病的患者，进行了基因分析和全面的超声心动图检查，并创建了一个数据库。如果通过靶向测序未知致病基因并且该疾病可能是家族性的，我们就使用下一代测序仪通过全外显子组分析来寻找该基因。