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国立大学法人 東京医科歯科大学
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Tokyo Medical & Dental University
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AI技術開発分野

Department of AI Technology Development

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AI技術開発分野では、健康・医療におけるメディカルビッグデータ解析からがんなどの疾患の複雑なシステム情報抽出のためのAI・統計モデリングの新手法開発に関する研究を行っています。

メンバー

宮野 悟

特任教授 (分野長代理)

鎌谷 高志

講師

研究内容

現在、我々が直面している人口減少・超高齢化と言う大きな課題を解決するためには、メディカルビッグデータに基づく”Evidence-based”ヘルスケアや個別化医療は必修・不可欠です。
AI技術開発分野では、統計科学、情報科学、人工知能などの理論・技術に基づき、健康・医療におけるメディカルビッグデータ解析し、がんなどの疾患の複雑なシステムを理解するためのAI・統計モデリング技術開発及び新手法を用いたバイオメディカル研究を行います。

個別化医療向けた統計モデリング・AI技術開発

近年、医療分野においては、患者個々のDNAやRNAを読み取り、得られたデータの解析から抽出された情報の活用に基づいて治療の成功率の向上を目指すゲノム個別化医療（genomic personalized medicine）の研究が急速に進んでいます。

本研究室では、個別化医療に役立てることを目指し、ゲノム情報等の膨大なパーソナルオミクスデータの解析を通じて疾患の複雑なシステムを理解し、個別化医療へのエビデンスを得るための統計モデルやAI技術開発の研究を行っています。

ネットワークバイオロジ

遺伝子の発現制御関係を表す遺伝子ネットワークは、がんなどの複雑な疾病におけるドライバー遺伝子変異の探索などの複雑な疾患のシステム的理解に向けて活用されています。

本研究室では、メディカルビッグデータに基づき遺伝子ネットワークを構築し、遺伝子制御パターンによるがんの進化なのどの疾患のメカニズムの理解、分子標的薬の感受性予測等に関するネットワークバイオロジ研究を行っています。

研究実績

  1. Ikeda N, Kubota H, Suzuki R, Morita M, Yoshimura A, Osada Y, Kishida K, Kitamura D, Iwata A, Yotsumoto S, Kurotaki D, Nishimura K, Tamura T, Kamatani T, Tsunoda T, Murakawa Miyako, Asahina Y, Hayashi Y, Harada H, Harada Y, Yokota A, Hirai H, Seki T, Kuwahara M, Yamashita M, Shichino S, Tanaka M, Asano K. The early neutrophil-committed progenitors aberrantly differentiate into immunoregulatory monocytes during emergency myelopoiesis. Cell Reports (2023 Accepted.).
  2. H. Park, S. Imoto and S. Miyano.GRN-classifier: Gene regulatory network-based classifier and its applications to gastric cancer drug (5-FU) marker identification.Journal of Computational Biology, In press.
  3. H. Park, S. Imoto and S. Miyano.PredictiveNetwork: predictive gene network estimation with application to gastric cancer drug response-predictive network analysis. BMC Bioinformatics, 23(1):342. (2022)
  4. H. Park, R. Yamaguchi, S. Imoto and S. Miyano.Xprediction: Explainable EGFR-TKIs response prediction based on drug sensitivity specific gene networks.PLoS One, 17(5):e0261630. (2022)
  5. H. Park, R. Yamaguchi, S. Imoto and S. Miyano.Uncovering Molecular Mechanisms of Drug Resistance via Network-Constrained Common Structure Identification. Journal of Computational Biology, 29(3):257-275. (2022)
  6. Kameyama N, Sato T, Arai D, Fujisawa D, Takeuchi M, Nakachi I, Kawada I, Yasuda H, Ikemura S, Terai H, Nukaga S, Nakano Y, Hirano T, Minematsu N, Asakura T, Kamatani T, Tanaka K, Suzuki S, Miyawaki M, Naoki K, Fukunaga K, Soejima K. Most important things and associated factors with prioritizing ‘daily life’ in patients with advanced lung cancer. JCO Oncology Practice, 18, e1977-86 (2022).
  7. Baba R, Kabata H, Shirasaki Y, Kamatani T, Yamagishi M, Irie M, Watanabe R, Matsusaka M, Masaki K, Miyata J, Moro K, Uemura S, Fukunaga K. Upregulation of IL-4 receptor signaling pathway in circulating ILC2s from asthma patients. The Journal of Allergy and Clinical Immunology: Global, 1, 299-304 (2022).
  8. Matsuo H, Kamatani T, Hamba Y, Boroevich KA, Tsunoda T. Association between high immune activity and worse prognosis in uveal melanoma and low-grade glioma in TCGA transcriptomic data. BMC Genomics, 23, 351 (2022).
  9. Sugawara T, Miya F, Ishikawa T, Lysenko A, Nishino J, Kamatani T, Takemoto A, Boroevich KA, Kakimi K, Kinugasa Y, Tanabe M, Tsunoda T. Immune subtypes and neoantigen-related immune evasion in advanced colorectal cancer. iScience, 25, 103740 (2022)
  10. Hakozaki K, Tanaka N*, Takamatsu K, Takahashi R, Yasumizu Y, Mikami S, Shinojima T, Kakimi K, Kamatani T, Miya F, Tsunoda T, Aimono E, Nishihara H, Mizuno R & Oya M. Landscape of prognostic signatures and immunogenomics of the AXL/GAS6 axis in renal cell carcinoma. BR. J. Cancer, 125, 1533-43 (2021)
  11. Takamatsu K, Tanaka N*, Hakozaki K, Takahashi R, Teranishi Y, Murakami T, Kufukihara R, Niwa N, Mikami S, Shinojima T, Sasaki T, Sato Y, Kume H, Ogawa S, Kakimi K, Kamatani T, Miya F, Tsunoda T, Aimono E, Nishihara H, Sawada K, Imamura T, Mizuno R, and Oya M. Profiling the inhibitory receptors LAG-3, TIM-3, and TIGIT in renal cell carcinoma reveals malignancy. Nat. Commun., 12, 5547 (2021).
  12. Ishioka K, Yasuda H, Hamamoto J, Terai H, Emoto K, Kim TJ, Hirose S, Kamatani T, Mimaki S, Arai D, Ohgino K, Tani T, Masuzawa K, Manabe T, Shinozaki T, Mitsuishi A, Ebisudani T, Fukushima T, Ozaki M, Ikemura S, Kawada I, Naoki K, Nakamura M, Ohtsuka T, Asamura H, Tsuchihara K, Hayashi Y, Hegab AE, Kobayashi SS, Kohno T, Watanabe H, Ornitz DM, Betsuyaku T, Soejima K, Fukunaga K. Upregulation of FGF9 in Lung Adenocarcinoma Transdifferentiation to Small Cell Lung Cancer. Cancer Res., 81, 3916-29 (2021)
  13. DU R, Xie S, Fang Y, Igarashi-Yokoi T, Moriyama M, Ogata S, Tsunoda T, Kamatani T, Yamamoto S, Cheng CY, Saw SM, Ting D, Wong TY, Ohno-Matsui K. Deep Learning Approach for Automated Detection of Myopic Maculopathy and Pathologic Myopia in Fundus Images. Ophthalmol. Retinal., S2468-6530 (2021).
  14. Nishiguchi KM*, Miya F* (equal contribution), Fujita K, Akiyama M, Takigawa T, Kamatani T, Koyanagi Y, Ueno S, Tsugita M, Kunikata H, Cisarova K, Nishino J, Murakami A, Abe T, Momozawa Y, Terasaki H, Wada Y, Sonoda K, Rivolta C, Ishibashi T, Tsunoda T, Tsujikawa M, Ikeda Y, Nakazawa T. A hypomorphic variant in EYS detected by genome-wide association study contributes toward retinitis pigmentosa. Commun. Biol., 29, 140 (2021).
  15. H. Park, K. Maruhashi, R. Yamaguchi, S. Imoto and S. Miyano.Global gene network exploration based on explainable artificial intelligence approach. PLoS One, 15(11):e0241508. (2020)
  16. H. Park, R. Yamaguchi, S. Imoto and S. Miyano.Automatic sparse principal component analysis.Canadian Journal of Statistics, 49(3):678-697. (2020)
  17. Sato Y, Wada I, Odaira K, Kobayashi Y, Hosoi A, Nagaoka K, Karasaki T, Matsushita H, Yagi K, Yamashita H, Fujita M, Watanabe S, Kamatani T, Miya F, Mineno J, Nakagawa H, Tsunoda T, Takahashi S, Seto Y, Kakimi K. Integrative immunogenomic analysis of gastric cancer dictates novel immunological classification and the functional status of tumor-infiltrating cells. Clin. Transl. Immunology 9, e1194 (2020).
  18. Masaki K, Miyata J, Kamatani T, Tanosaki T, Mochimaru T, Kabata H, Suzuki Y, Asano K, Betsuyaku T, Fukunaga K. Risk factors for poor adherence to inhaled corticosteroid therapy in patients with moderate to severe asthma. Asian Pac J Allergy Immunol. 2020
  19. Nishino J, Watanabe S, Miya F, Kamatani T, Sugawara T, Boroevich KA, Tsunoda T. Quantification of multicellular colonization in tumor metastasis using exome sequencing data. Int. J. Cancer, 146, 2488-2497 (2020).
  1. 鎌谷高志　第71回日本アレルギー学会学術大会臨床研究支援プログラム受賞者講演 「医師主体のAI解析を成功させるために〜呼吸器疾患を中心に〜」2022年　東京
  2. 鎌谷高志　第19回関東骨軟部腫瘍の基礎を語る会 「生物情報科学の視点から行うがん研究 ~DNA, RNA, 病理画像を用いた免疫環境解析や多領域解析を中心に~」2021年　東京
  1. 2020年度JST AIPチャレンジ成果報告会　AIPネットワークラボ長賞（優秀賞）
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