肥大型心筋症における3D微細構造の深層学習解析
カテゴリ：診断支援・画像解析
公開日：2026年1月16日
タイトル：Deep-learning analysis of 3D microarchitectural remodeling in hypertrophic cardiomyopathy
雑誌名：Science. 2026 Jan 15; 391(6782): eady6443.
概 要：
肥大型心筋症（HCM）は、原因不明の心筋壁肥厚を特徴とする遺伝性心疾患であり、世界的な突然死の主要な原因です。本研究では、心筋肥大の基盤となる心臓組織の三次元的な構造を明らかにするために、深層学習を用いたボリューメトリックイメージングおよび解析パイプライン「CaMVIA-3D」を開発しました。HCM心臓の組織分析により、心筋細胞の体積、形態、細胞外マトリックスにおける遺伝子型特異的な違いが明らかになり、病原性変異体はより顕著な同心円状の細胞肥大と乱れを示し、変異陰性のケースでは主に線維症が見られました。また、豚のHCMモデルを用いた縦断的プロファイリングでは、心筋細胞の肥大に先行して早期の線維症が観察されました。転写体および形態的変化を統合することで、細胞および細胞外のリモデリングに関連する遺伝子を特定しました。これらの発見は、HCMにおける遺伝子型特異的な微細構造の違いを定義し、診断および標的療法の改善に向けた洞察を提供します。
方 法：
本研究では、深層学習を用いたボリューメトリックイメージングおよび解析パイプライン「CaMVIA-3D」を開発し、HCM心臓の組織を解析しました。遺伝子型特異的な違いを評価するために、心筋細胞の体積、形態、細胞外マトリックスを測定しました。また、豚のHCMモデルを用いて縦断的に線維症と心筋細胞肥大の関係を調査しました。
結 果：
HCM心臓の組織分析により、病原性変異体はより顕著な同心円状の細胞肥大と乱れを示し、変異陰性のケースでは主に線維症が観察されました。豚のHCMモデルでは、心筋細胞の肥大に先行して早期の線維症が確認されました。遺伝子の解析により、細胞および細胞外のリモデリングに関連する遺伝子が特定されました。
結 論：
本研究は、肥大型心筋症における遺伝子型特異的な微細構造の違いを明らかにし、診断および標的療法の改善に向けた新たな洞察を提供することが示されました。