A New Definition of Gastric Cancer Diversity through Quantitative Integration of histological and Genomic Information

通过组织学和基因组信息的定量整合对胃癌多样性的新定义

• 批准号: 22H04990
• 负责人: 石川 俊平
• 金额: $ 123.39万
• 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 (S)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-27 至 2027-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22H04990/
• 关键词: 胃癌; 人工知能; 病理画像; ゲノム

ゲノム情報を用いたがんの多様性の解明は進む一方で、がんの分類・診断に用いられてきた病理組織画像などの空間情報は構造化（数値化）が非常に難しく、その結果、がんの病理組織情報とゲノム情報が定量的に統合されず生物学的・臨床病理学的多様性の理解が十分ではない。本研究では、人工知能技術を用いて胃癌の病理組織情報を構造化し、それらをゲノム情報と定量的に統合することで多様性の新たな全体像を定義することを目的とする。生物単位で意味を捉えるニューラルネットワークを構築してその空間配置の抽象化を行うとともに、シングルセルゲノミクス等との比較を通じて、細胞間相互作用と組織構築の関係性を捉える。本研究の前半は胃癌のゲノム情報と病理組織情報のデータ取得及び、病理組織像の構造化技術の高精度化を図る。後半は統合解析による胃癌の多様性を表現する方法を確立するとともに、シングルセルゲノミクス等による細胞間相互作用と組織像との相関解析や生物学的意義づけを行う予定である。令和4年度は、組織染色には施設や日時によって色調やフォーカスなどが変化するがそれらによって結果が変動することのない画像解析アルゴリズムを生成モデル等の検討を行なった。また免疫染色との対応づけによって組織を構成する各細胞の位置関係などの生物学的意味を抽出する人工知能技術の開発を行なった。これまで取得したもしくは公共データにある胃癌のゲノミクス情報について適した条件で解析を行うともに、胃癌の病理組織スライドをスキャナで読み込んで画像データ取得を行った。

虽然利用基因组信息阐明癌症的多样性正在取得进展，但构建（数字化）空间信息（例如用于分类和诊断癌症的组织病理学图像）极其困难。癌症组织病理学信息和基因组信息没有定量整合。 ，并且生物学和临床病理学多样性尚未完全了解。在这项研究中，我们的目标是通过利用人工智能技术构建胃癌的组织病理学信息并将其与基因组信息定量整合来定义新的多样性整体图景。除了构建一个神经网络来捕捉每个生物体的意义并抽象其空间排列外，我们还将通过与单细胞基因组学等的比较来了解细胞间相互作用和组织结构之间的关系。本研究的前半部分旨在获取胃癌的基因组信息和组织病理学信息，并提高组织病理学图像构建技术的准确性。下半年，我们计划建立一种通过整合分析表达胃癌多样性的方法，以及利用单细胞基因组学等分析细胞间相互作用和组织学的相关性，并确定其生物学特性。意义。 2020年度，我们研究了图像分析算法和生成模型，这些算法和生成模型不会因为组织染色的色调和焦点根据设施和日期和时间而变化而改变结果。我们还开发了人工智能技术，通过将组成组织的每个细胞的位置关系与免疫染色相关联来提取生物学意义。除了分析迄今为止获得的或在适当条件下公开数据中的胃癌基因组信息外，我们还通过用扫描仪读取胃癌组织病理学切片来获取图像数据。

项目成果

Genome Institute of Singapore/Duke-NUS Medical School Singapore(シンガポール)

新加坡基因组研究所/新加坡杜克-新加坡国立大学医学院（新加坡）

同一標本に対するH&E染色と免疫染色を利用した細胞セグメンテーションのための癌病理組織像データセットの開発

使用同一样本的 H&E 染色和免疫染色开发用于细胞分割的癌症组织病理学数据集

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuba Eiji;Budina Erica;Katsumata Kiyomitsu;Ishihara Ako;Mansurov Aslan;Alpar Aaron T.;Watkins Elyse A.;Hosseinchi Peyman;Reda Joseph W.;Lauterbach Abigail L.;Nguyen Mindy;Solanki Ani;Kageyama Takahiro;Swartz Melody A.;Ishihara Jun;Hubbell Jeffrey A.;藤枝 俊宣;河村大輔; 斧山匠; 新保幸輝; 小高滉人; 遠藤春哉; 越智三枝子; 加藤洋人; 牛久哲男; 石川俊平
• 通讯作者: 河村大輔; 斧山匠; 新保幸輝; 小高滉人; 遠藤春哉; 越智三枝子; 加藤洋人; 牛久哲男; 石川俊平

Multiancestry genomic and transcriptomic analysis of gastric cancer

• DOI: 10.1038/s41588-023-01333-x
• 发表时间: 2023-03
• 期刊: Nature Genetics
• 影响因子: 30.8
• 作者: Y. Totoki;Mihoko Saito-Adachi;Y. Shiraishi;D. Komura;Hiromi Nakamura;Akihiro Suzuki;K. Tatsuno;Hirofumi Rokutan;Natsuko Hama;Shogo Yamamoto;Hanako Ono;Y. Arai;F. Hosoda;H. Katoh;K. Chiba;N. Iida;G. Nagae;Hiroki Ueda;Shihang Chen;S. Sekine;Hiroyuki Abe;S. Nomura;Tetsuya Matsuura;E. Sakai;T. Ohshima;Y. Rino;K. Yeoh;J. So;Kaushal Sanghvi;R. Soong;A. Fukagawa;S. Yachida;Mamoru Kato;Y. Seto;T. Ushiku;A. Nakajima;H. Katai;P. Tan;S. Ishikawa;H. Aburatani;T. Shibata

Restaining-based annotation for cancer histology segmentation to overcome annotation-related limitations among pathologists.

• DOI: 10.1016/j.patter.2023.100688
• 发表时间: 2023-02-10
• 期刊: PATTERNS
• 影响因子: 6.5
• 作者: Komura, Daisuke;Onoyama, Takumi;Shinbo, Koki;Odaka, Hiroto;Hayakawa, Minako;Ochi, Mieko;Herdiantoputri, Ranny Rahaningrum;Endo, Haruya;Katoh, Hiroto;Ikeda, Tohru;Ushiku, Tetsuo;Ishikawa, Shumpei
• 通讯作者: Ishikawa, Shumpei

Aberrant Cadherin11 expression predicts distant metastasis of gastric cancer

• DOI: 10.1016/j.prp.2022.154294
• 发表时间: 2023-01-05
• 期刊: PATHOLOGY RESEARCH AND PRACTICE
• 影响因子: 2.8
• 作者: Mita, Hideaki;Katoh, Hiroto;Ishikawa, Shumpei
• 通讯作者: Ishikawa, Shumpei