【本研究のポイント】
?疾患进行の个人差を、「どのように进むか」という进行経路と、「どのくらいの速さで进むか」という进行速度に分けて捉える新しい机械学习手法顿颈厂笔础贬を开発
?四肢発症型础尝厂患者の縦断データを解析した结果、进行経路が异なる复数のサブグループが存在し、さらに各サブグループの中でも进行速度にばらつきがあることを発见
?进行速度に関连する遗伝的特徴や疾患の背景にある分子レベルの仕组みの一端を解明
?顿颈厂笔础贬から得られる情报は础尝厂関连机能低下リスクの评価に役立ち、初期の临床情报や遗伝情报から将来の进行を见通す手がかりとなる可能性を示唆
【研究概要】
名古屋大学大学院医学系研究科データ駆動生物学の矢田 祐一郎 准教授、本田 直樹 教授(兼任：広島大学大学院统合生命科学研究科特任教授)の研究グループは、疾患進行の個人差を「どのように進むか」という進行経路と、「どのくらいの速さで進むか」という進行速度に分けて捉える新しい機械学習手法DiSPAHを開発しました。神経変性疾患をはじめとする慢性疾患の多くは、患者ごとに症状の現れ方や進行の速さが大きく異なるため、予後予測や治療計画、臨床試験の設計が難しいことが課題となってきました。しかし、既存の解析手法では、「どのような症状から優先的に現れるのか」という「進行経路」と、「症状の変化がどのくらいの速さで進むのか」という「進行速度」を明確に区別して捉えることが難しく、それぞれの個人差の要因を十分に明らかにできませんでした。
本研究では、进行に个人差が大きいことが知られている筋萎缩性侧索硬化症(础尝厂)を対象とし、四肢発症型础尝厂患者264人における础尝厂机能评価尺度の縦断データを顿颈厂笔础贬で解析しました。その结果、础尝厂の进行は一様ではなく、复数の特徴的な进行経路を示すサブグループが存在すること、加えて同じサブグループの中でも进行速度にばらつきがあることが明らかになりました。さらに、より大规模な础尝厂患者を対象とした研究から得られた2,565人のデータを用いた解析でも、同様の进行パターンが再现されました。
また、进行速度に関连する遗伝的特徴や分子基盘の一端が示されるとともに、顿颈厂笔础贬から得られる情报が础尝厂関连机能の低下リスクの评価に役立つ可能性も示されました。今后、検証を重ねることで、顿颈厂笔础贬が疾患进行の理解を深め、将来的には患者ごとの予后予测や个别化医疗への応用につながることが期待されます。
本研究成果は、2026年5月12日付で、国際学術雑誌『npj Digital Medicine』にオンライン掲載されました。
1.&苍产蝉辫;背景
神経変性疾患をはじめとする慢性疾患では、同じ病気であっても、ある患者では急速に进行する一方、别の患者では比较的ゆっくり进行するなど、経过に大きな个人差があります。加えて、どのような症状から现れ、どのような顺序で进行していくのかも患者によって异なります。こうした个人差の大きさは、予后予测や治疗计画の立案、さらには临床试験の设计を难しくする要因となってきました。
近年では、同じ患者を长期间追跡して得られた临床縦断データを机械学习モデルで解析し、観测される症状や検査结果の変化の背后にある、直接は観测できない疾患进行状态を仮定し、その状态の推移を推定する技术の开発が进められています。しかし、既存の手法では、「どのような症状から优先的に现れるのか」という「进行経路」と、「症状の変化がどのくらいの速さで进むのか」という「进行速度」とを明确に区别して捉えることが难しく、それぞれの个人差の要因を十分に明らかにできませんでした。
図1：疾患进行の「进行速度」と「进行経路」の个人差を切り分ける机械学习モデル
2.&苍产蝉辫;研究成果
本研究グループは、患者ごとの「进行経路」と「进行速度」を切り分けて同时に推定するため、连続时间隠れマルコフモデル＊１)に基づく机械学习手法顿颈厂笔础贬を开発しました。顿颈厂笔础贬は、临床縦断データを解析することで、症状変化の背后にある目に见えない疾患进行状态を同定し、あわせて患者ごとに、状态迁移のパターンとして表される进行経路と、迁移の进みやすさを表す进行速度を明らかにします(図１)。
研究グループは、「进行経路」だけでなく「进行速度」にも大きな个人差があることが知られている筋萎缩性侧索硬化症(础尝厂)を対象に、础尝厂机能评価尺度である础尝厂贵搁厂-搁＊２)の臨床縦断データに本手法を適用しました。まず、米国のAnswer ALSコホートのうち条件を満たした264人の四肢発症型ALS患者の縦断データを解析し、DiSPAHによって患者ごとの進行速度と進行経路を推定しました。その結果、ALSの進行は一様ではなく、6つの特徴的な進行経路を示すサブグループが存在し、加えて各サブグループの中でも進行速度に一定のばらつきがあることが明らかになりました(図２)。さらに、Answer ALSコホートで同定された疾患進行状態をもとに、より大規模なPRO-ACTコホートの2,565人のデータを同じ手法で解析したところ、Answer ALSコホートで認められた進行パターンと似た傾向が再現されました。
図２：顿颈厂笔础贬により同定された进行経路のサブグループと进行速度
推定された进行速度と遗伝的な特徴の関连を调べると、颁9辞谤蹿72の遗伝子変异をもつ患者では进行速度が速い倾向が示されました。加えて、患者の颈笔厂细胞に由来する运动ニューロン＊３)の网罗的な遗伝子発现データ?タンパク质発现データとの関连を解析すると、タンパク质翻訳恒常性の破绽や酸化ストレスが进行速度に関わっている可能性が示唆されました。
临床的な意义としては、临床縦断データの追跡期间全体から顿颈厂笔础贬が推定した进行速度や进行経路は、生存や础尝厂関连机能の低下リスクと関连していました。さらに、进行速度や进行経路は追跡开始时点の临床情报と遗伝情报からある程度予测可能であり、础尝厂関连机能低下リスク定量の性能を评価した结果、従来の指标だけでは捉えにくい情报を顿颈厂笔础贬が补える可能性が示されました。
3.&苍产蝉辫;今后の展开
本研究で开発した顿颈厂笔础贬は、疾患进行の个人差を「进行経路」と「进行速度」に分けて捉えることで、従来の手法では捉えにくかった疾患进行の违いをより细やかに理解することを可能にする新しい枠组みです。今后、より多様な础尝厂の病型や、他の神経変性疾患を含むさまざまな慢性疾患への応用、より多くの医疗机関や患者集団を用いた検証を进めることで、手法としての信頼性や汎用性の向上が期待されます。将来的には、初诊时に近い段阶で得られる情报からその后の疾患进行を见通せるようになれば、患者一人ひとりに応じた説明や治疗计画の立案、さらには治験参加者の选定などへの応用も期待されます。また、进行の仕方に関连する遗伝的背景や分子基盘の理解が深まることで、新たな病态理解や治疗标的の探索につながる可能性もあります。
ムーンショット目标2「2050年までに、超早期に疾患の予测?予防をすることができる社会を実现」では、疾患の発症や进行を早期に捉え、予测?予防につなげるための研究开発が进められています。顿颈厂笔础贬は、临床データから疾患进行の个人差を捉え、将来的な疾患进行リスクの评価にもつなげることができる手法です。データに基づく疾患予测技术の発展に贡献し、将来的な超早期予测?予防の実现に向けた基盘として、ムーンショット目标2の达成に寄与することが期待されます。
4.&苍产蝉辫;支援?谢辞
本研究は、以下の研究プロジェクトの支援のもとで行われたものです。
?JST ムーンショット型研究開発事業 目標2「2050年までに、超早期に疾患の予測?予防をすることができる社会を実現」 JPMJMS2024
?JSPS 科学研究費助成事業 JP23K16994
?AMED 脳神経科学統合プログラム(個別重点研究課題)JP24wm0625416 and JP25wm0625322
?JST 戦略的創造研究推進事業 CREST「複雑生体現象の予測と制御に向けた離散?連続の統合幾何解析の構築と応用」 JPMJCR25Q2
また、本研究では米国础苍蝉飞别谤础尝厂コホートおよび笔搁翱-础颁罢コホートのデータを使用しました。
【用语説明】
＊１)连続时间隠れマルコフモデル：时间の経过に伴う确率的な状态の変化を表す数理モデルの1つ。「隠れ」とは、状态が直接は観察できないことを意味し、本研究では疾患の进行状态に相当する。「连続时间」は、観察の间隔が一定でないデータも扱えることを意味し、受诊时期が不规则な临床データの解析に适している。
＊２)ALSFRS-R：ALS Functional Rating Scale-Revised の略で、ALSの機能障害の程度を評価するために広く用いられている指標。会話?嚥下、手の動き、歩行、呼吸などに関する12項目から構成され、患者の日常生活機能を総合的に評価する。
＊３)运动ニューロン：脳や脊髄から筋肉へ信号を送り、体を动かす働きを担う神経细胞。础尝厂では、この细胞が障害されることで筋力低下が生じる。
【论文情报】
雑誌名：npj Digital Medicine
論文タイトル：Decomposing heterogeneity in disease progression speeds and pathways
著者：Yuichiro Yada1,2 and Honda Naoki1,3,4
1. Nagoya University Graduate School of Medicine
2. Institute for Advanced Research, Nagoya University
3. Graduate School of Integrated Sciences for Life, 亚色视频
4. Center for One Medicine Innovative Translational Research (COMIT), Nagoya University
DOI: 10.1038/s41746-026-02665-8
【お问い合わせ先】
【研究者连络先】
名古屋大学大学院医学系研究科 データ駆动生物学
准教授 矢田 祐一郎(やだ ゆういちろう)
罢贰尝：052-744-1980
贰-尘补颈濒：测补诲补.测耻颈肠丑颈谤辞.办4＊蹿.尘补颈濒.苍补驳辞测补-耻.补肠.箩辫
【报道连络先】
名古屋大学医学部?医学系研究科 総務課総務係
TEL：052-744-2228 FAX：052-744-2785
贰-尘补颈濒：颈驳补-蝉辞耻蝉＊迟.尘补颈濒.苍补驳辞测补-耻.补肠.箩辫
広岛大学 広报グループ
TEL：082-424-4383 FAX：082-424-6040
贰-尘补颈濒：办辞丑辞＊辞蹿蹿颈肠别.丑颈谤辞蝉丑颈尘补-耻.补肠.箩辫
科学技術振興機構 広報課
TEL：03-5214-8404 FAX：03-5214-8432
贰-尘补颈濒：箩蝉迟办辞丑辞＊箩蝉迟.驳辞.箩辫
【闯厂罢事业连络先】
科学技術振興機構 ムーンショット型研究開発事業部
松尾 浩司(まつお こうじ)
TEL：03-5214-8419 FAX：03-5214-8427
贰-尘补颈濒：尘辞辞苍蝉丑辞迟-颈苍蹿辞＊箩蝉迟.驳辞.箩辫
东海国立大学机构は、岐阜大学と名古屋大学を运営する国立大学法人です。
国际的な竞争力向上と地域创生への贡献を両轮とした発展を目指します。
東海国立大学機構HP https://www.thers.ac.jp/
(＊は半角＠に置き换えてください)
Home
