• 제목/요약/키워드: 암 예후 예측

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페이지랭크를 이용한 암환자의 이질적인 예후 유전자 식별 및 예후 예측 (Identification of Heterogeneous Prognostic Genes and Prediction of Cancer Outcome using PageRank)

  • 최종환;안재균
    • 정보과학회 논문지
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    • 제45권1호
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    • pp.61-68
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    • 2018
  • 암환자의 예후 예측에 기여하는 유전자를 찾는 것은 환자에게 보다 적합한 치료를 제공하기 위한 도전 과제 중 하나이다. 예후 유전자를 찾기 위해 유전자 발현 데이터를 이용한 분류 모델 개발 연구가 많이 이루어지고 있다. 하지만 암의 이질성으로 인해 예후 예측의 정확도 향상에 한계가 있다는 문제가 있다. 본 논문에서는 유방암을 비롯한 6개의 암에 대한 암환자의 마이크로어레이 데이터와 생물학적 네트워크 데이터를 이용하여 페이지랭크 알고리즘을 통해 예후 유전자들을 식별하고, K-Nearest Neighbor 알고리즘을 사용하여 암 환자의 예후를 예측하는 모델을 제안한다. 그리고 페이지랭크를 사용하기 전에 K-Means 클러스터링으로 유전자 발현 패턴이 비슷한 샘플들을 나누어 이질성을 극복하고자 한다. 본 논문에서 제안한 방법은 기존의 유전자 바이오마커를 찾는 알고리즘보다 높은 예측 정확도를 보여 주었으며, GO 검증을 통해 클러스터에 특이적인 생물학적 기능을 확인하였다.

암 유전체 데이터를 효과적으로 학습하기 위한 Node2Vec 기반의 새로운 2 차원 이미지 표현기법 (A novel Node2Vec-based 2-D image representation method for effective learning of cancer genomic data)

  • 최종환;박상현
    • 한국정보처리학회:학술대회논문집
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    • 한국정보처리학회 2019년도 춘계학술발표대회
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    • pp.383-386
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    • 2019
  • 4 차산업혁명의 발달은 전 세계가 건강한 삶에 관련된 스마트시티 및 맞춤형 치료에 큰 관심을 갖게 하였고, 특히 기계학습 기술은 암을 극복하기 위한 유전체 기반의 정밀 의학 연구에 널리 활용되고 있어 암환자의 예후 예측 및 예후에 따른 맞춤형 치료 전략 수립 등을 가능케하였다. 하지만 암 예후 예측 연구에 주로 사용되는 유전자 발현량 데이터는 약 17,000 개의 유전자를 갖는 반면에 샘플의 수가 200 여개 밖에 없는 문제를 안고 있어, 예후 예측을 위한 신경망 모델의 일반화를 어렵게 한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 고차원의 유전자 발현량 데이터를 신경망 모델이 효과적으로 학습할 수 있도록 2D 이미지로 표현하는 기법을 제안한다. 길이 17,000 인 1 차원 유전자 벡터를 64×64 크기의 2 차원 이미지로 사상하여 입력크기를 압축하였다. 2 차원 평면 상의 유전자 좌표를 구하기 위해 유전자 네트워크 데이터와 Node2Vec 이 활용되었고, 이미지 기반의 암 예후 예측을 수행하기 위해 합성곱 신경망 모델을 사용하였다. 제안하는 기법을 정확하게 평가하기 위해 이중 교차 검증 및 무작위 탐색 기법으로 모델 선택 및 평가 작업을 수행하였고, 그 결과로 베이스라인 모델인 고차원의 유전자 벡터를 입력 받는 다층 퍼셉트론 모델보다 더 높은 예측 정확도를 보여주는 것을 확인하였다.

마이크로어레이 데이터와 PPI 데이터를 이용한 에스트로겐 수용체 음성 유방암 환자의 예후 특이 네트워크 식별 및 예후 예측 (Identification of prognosis-specific network and prediction for estrogen receptor-negative breast cancer using microarray data and PPI data)

  • 황유현;오민;윤영미
    • 한국컴퓨터정보학회논문지
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    • 제20권2호
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    • pp.137-147
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    • 2015
  • 본 논문에서는 유전자 네트워크를 기반으로 유방암 환자의 예후를 예측하는 알고리듬을 제안한다. 유방암 환자의 마이크로어레이 데이터와 PPI(Protein-protein interaction)데이터를 이용하여 알고리듬의 분류자로 사용될 예후 특이 네트워크(Prognosis specific gene network)를 추출한다. PPI에 속한 모든 유전자 네트워크에 대하여 각각의 네트워크가 예후 좋음과 나쁨을 잘 구분하는지에 대한 점수를 피어슨 상관계수(Pearson's correlation coefficient)와 마이크로어레이 데이터를 이용하여 계산한다. 이들 중 가장 예후에 유의한 네트워크를 식별하고, 이 네트워크를 분류자로 사용하여 에스트로겐 수용체 음성 유방암 환자의 예후를 분류 분석 한다. 본 연구와 기존 연구의 알고리듬 정확도를 비교 분석 하기 위하여 독립 실험을 진행하고, 본 연구에서 제안된 알고리듬의 성능이 더 우수함을 보인다. 또한, Gene Ontology 데이터베이스를 활용하여 식별된 예후 특이 네트워크를 기능적으로 검증 한다.

암 예후를 효과적으로 예측하기 위한 Node2Vec 기반의 유전자 발현량 이미지 표현기법 (A Node2Vec-Based Gene Expression Image Representation Method for Effectively Predicting Cancer Prognosis)

  • 최종환;박상현
    • 정보처리학회논문지:소프트웨어 및 데이터공학
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    • 제8권10호
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    • pp.397-402
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    • 2019
  • 암 환자에게 적절한 치료계획을 제공하기 위해 암의 진행양상 또는 환자의 생존 기간 등에 해당하는 환자의 예후를 정확히 예측하는 것은 생물정보학 분야에서 다루는 중요한 도전 과제 중 하나이다. 많은 연구에서 암 환자의 유전자 발현량 데이터를 이용하여 환자의 예후를 예측하는 기계학습 모델들이 많이 제안되어 오고 있다. 유전자 발현량 데이터는 약 17,000개의 유전자에 대한 수치값을 갖는 고차원의 수치형 자료이기에, 기존의 연구들은 특징 선택 또는 차원 축소 전략을 이용하여 예측 모델의 성능 향상을 도모하였다. 그러나 이러한 접근법은 특징 선택과 예측 모델의 훈련이 분리되어 있어서, 기계학습 모델은 선별된 유전자들이 생물학적으로 어떤 관계가 있는지 알기가 어렵다. 본 연구에서는 유전자 발현량 데이터를 이미지 형태로 변환하여 예후 예측이 효과적으로 특징 선택 및 예후 예측을 수행할 수 있는 기법을 제안한다. 유전자들 사이의 생물학적 상호작용 관계를 유전자 발현량 데이터에 통합하기 위해 Node2Vec을 활용하였으며, 2차원 이미지로 표현된 발현량 데이터를 효과적으로 학습할 수 있도록 합성곱 신경망 모델을 사용하였다. 제안하는 모델의 성능은 이중 교차검증을 통해 평가되었고, 유전자 발현량 데이터를 그대로 이용하는 기계학습모델보다 우월한 예후 예측 정확도를 가지는 것이 확인되었다. Node2Vec을 이용한 유전자 발현량의 새로운 이미지 표현법은 특징 선택으로 인한 정보의 손실이 없어 예측 모델의 성능을 높일 수 있으며, 이러한 접근법이 개인 맞춤형 의학의 발전에 이바지할 것으로 기대한다.

MicroRNA-31 과발현을 이용한 대장암의 예후예측 및 전이예측 바이오마커 발굴 (Overexpression of MicroRNA-31 as a Promising Biomarker for Prognosis and Metastasis in Human Colorectal Cancer)

  • 허근
    • 생명과학회지
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    • 제26권6호
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    • pp.705-710
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    • 2016
  • 대장암은 세계적으로 3번째로 흔한 암종이며, 암으로 인한 사망의 주요 원인이 되고 있다. 비록 다양한 진단방법이나 치료 방법이 이용되고는 있으나 병의 진행에 관여하는 분자메커니즘 이해의 부족 때문에 여전히 완전한 치료는 어려운 실정이다. 마이크로알엔에이는 단백질 정보를 코딩하고 있지 않은 작은 알엔에이 단편이다. 이러한 마이크로알엔에이는 특정 유전자의 전사과정 또는 번역과정을 조절하는 강력한 유전자 조절자로서의 기능을 가진다. 암의 발생과정에서 중요한 세포신호 전달 과정의 손상이 빈번하게 발생 하는데, 다양한 마이크로알엔에이의 이상발현이 그 원인이 되고 있다. 마이크로알엔에이-31은 암유전자의 역할을 하며 발암과정에 관여하는 다양한 유전자를 조절한다고 알려져 있다. 따라서, 본 연구에서는 대장암에서 마이크로알엔에이-31 발현의 임상적의의를 규명하고자 하였다. 175례의 대장암 조직과 16례의 정상 대장조직에서 실시간 유전자 증폭장치를 이용하여 마이크로알엔에이-31의 발현을 분석하고, 임상병리적 요인들과의 상관관계를 분석하고 임상적 유용성을 연구해 보았다. 마이크로알엔에이-31은 정상조직에 비해 대장암 조직에서 과발현이 되어 있었다. 175례 대장암 조직을 이용한 분석에서 마이크로알엔에이-31의 발현은 병기의 진행 정도에 따라 발현이 증가 되고 있었으며, 실제 마이크로알엔에이-31의 발현이 높은 대장암 환자군의 생존률이 그렇지 않은 환자군에 비해 통계적으로 유의하게 나쁜 것으로 확인 되었다. Cox 비례위험 모형과 로지스틱 회귀 모형을 이용한 분석에서 마이크로알엔에이-31의 과발현이 직접적으로 대장암 환자의 예후 및 원발전이와 연관성이 있는 것이 확인 되었다. 따라서, 이상의 연구결과를 종합해볼 때 대장암에서 과발현 된 마이크로알엔에이-31은 대장암 환자의 예후예측 및 전이예측 바이오마커로서의 활용 가능성이 높다고 볼 수 있다.

간암 환자에서 예후인자를 통한 생존기간의 예측 (Prediction of Life-expectancy for Patients with Hepatocellular Carcinoma Based on Prognostic Factors)

  • 염창환;심재용;이혜리;홍영선
    • Journal of Hospice and Palliative Care
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    • 제1권1호
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    • pp.30-38
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    • 1998
  • 배경: 간암은 우리나라에 흔한 암으로 암등록 자료($1991{\sim}1992$)에 의하면 암발생율 3위, 암에 의한 사망 원인 중 2위를 차지한다. 암환자에서 환자의 생존기간을 예측하는 것은 환자의 진료에서 환자 자신이나 가족, 의료진에게 매우 중요하다고 생각된다. 본 연구는 간암 환자에서 환자의 생존 기간을 예측할 수 있는 예후 인자를 찾아 간암 환자의 진료에 도움이 되고자 하였다. 방법: 1995년 1월부터 6월 사이에 연세대학교 의과대학 부속 영동세브란스 병원에 간암으로 입원한 환자 91명(남자 73명, 여자 18명)을 대상으로 의무기록을 통해 입원 당시 임상적인 특성 28가지를 조사하였으며, 의무기록과 동사무소 기록을 가지고 1996년 7월 31일까지 추적하여 생존 여부를 확인하였다. Cox proportional hazard model을 이용하여 임상적 특성 중 사망위험도를 높이는 유의한 변수를 얻은 후 이를 예후 인자로 삼았다. 이것을 life regression analysis을 통해 예후 인자 각각이 존재할 때의 생존 기간 및 동반된 예후 인자 갯수에 따른 생존 기간을 예측하였다. 결과: 1) 원발성 간암 91명 중 남자가 73명(80.2%), 여자가 18명(19.8%)이며, 평균 연령은 $56.7{\pm}10.6$세이었고, 추적 불가능한 사람 16명을 제외한 75%명중 그 기간 사이에 사망한 사람이 57명(76%), 생존한 사람이 18명(24%)이었다. 2) 임상적인 특성 중 프로트롬빈 시간(prothrombin time) 40% 미만(RR: relative risk. 10.8), 체중감소(RR. 4.4), 고혈압의 과거력(RR. 3.2), 복수(RR. 2.8), 저칼슘혈증(RR. 2.5)인 경우가 환자의 사망위험도의 유의한 예후 인자였다(P<0.01). 3) 사망위험도 예후 인자 5가지가 모두 있는 경우는 생존 기간이 1.7일, 4가지만 있는 경우는 $4.2{\sim}10.0$일, 3가지만 있는 경우는 $10.4{\sim}41.9$일, 2가지만 있는 경우는 $29.5{\sim}118.1$일, 1가지만 있는 경우는 $124.0{\sim}296.6$일, 모두 없는 경우는 724.0일이었다. 결론: 간암 환자에서 프로트롬빈 시간의 연장(<40%), 체중감소 고혈압의 과거력, 복수, 저칼슘혈증(<8.7mg/dl) 등의 순으로 높은 사망위험도를 예측하게 하는 유의한 인자임을 알 수 있었고, 동반된 예후인자의 갯수로써 생존 기간을 예측할 수 있을 것으로 생각된다.

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말기 암 환자에서 호중구-림프구 비가 예후인자로서 생존기간에 미치는 영향 (Neutrophil-Lymphocyte Ratio as a Prognostic Factor in Terminally Ill Cancer Patients)

  • 조완제;황희진;이용제;손가현;오승민;이혜리;심재용
    • Journal of Hospice and Palliative Care
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    • 제11권4호
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    • pp.181-187
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    • 2008
  • 목적: 말기 암 환자에게 있어서 정확한 여명 예측은 환자의 효율적인 치료 계획을 세우고 환자의 삶의 질을 높이는데 있어서 중요하다. 본 연구에서는 말기 암 환자에서 호중구-림프구 비가 생존기간 예측을 위한 예후 인자로서 유용한가를 알아보고자 한다. 방법: 2004년 1월부터 2007년 6월까지 말기 암 환자로 완화 치료를 목적으로 영동세브란스병원 가정의학과에 입원 혹은 전입되어 치료를 받는 중 사망한 67명의 환자를 대상으로 하였다. 호중구-림프구 비에 따라서 3개의 군으로 나누어 과거 병력, 신체 계측, 임상 증상, 혈액검사 소견, 생존기간을 분석하였다. 결과: 호중구-림프구 비가 가장 높은 군(${\geq}12.5$)에서 환자의 생존기간이 단변량 분석에서 통계적으로 유의하게 짧았으며(hazard ratio (HR)=3.270, P=0.001)), 저하된 활동도, 호흡 곤란 증상을 보정한 다변량 분석에서도 통계적 유의성을 보였다(HR=2.907, P=0.007). 완화 치료를 위해 입원 혹은 전입된 시점에 비하여 사망이 임박한 시점에서 호중구-림프구 비는 의미 있는 증가를 보였다(P=0.001). 결론: 호중구-림프구 비는 말기 암환자에서 생존기간 예측을 위한 독립적인 예후 인자로 확인 되었다.

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말기 암 환자에서 임상변수를 이용한 생존 기간 예측 (Prediction of Life Expectancy for Terminally Ill Cancer Patients Based on Clinical Parameters)

  • 염창환;최윤선;홍영선;박용규;이혜리
    • Journal of Hospice and Palliative Care
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    • 제5권2호
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    • pp.111-124
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    • 2002
  • 목적 : 의학의 발달로 인간의 생존 기간이 길어졌지만, 암 발생율과 사망율은 오히려 증가하고 있어 그로 인해 말기 암 환자는 계속 늘어나고 있는 실정이다. 말기 암 환자를 진료하는 데 있어서 환자의 생존 기간을 예측하는 것은 중요한 문제로 만약 환자의 생존 기간을 예측할 수 있다면 남은 시간에 따라 환자, 가족, 의료진은 치료의 선택에 큰 차이를 보일 것이다. 이에 저자 등은 말기 암 환자에서 사망 위험도를 높이는 예후 인자를 알아내고 이들 예후 인자의 개수에 따른 생존 기간을 예측하여 말기 암 환자의 진료에 도움이 되고자 하였다. 방법 : 2000년 7월 1일부터 2001년 8월 31일 사이에 국민건강보험공단 일산병원 가정의학과에 말기 암으로 입원한 환자 157명을 대상으로 입원당시 환자의 임상변수 31가지를 조사하였다. 그리고 환자의 의무기록과 조사된 환자의 신상기록을 가지고 2001년 10월 31일까지의 환자의 생존 여부를 확인하였다. Kaplan-Meier 방법과 로그순위 검정(log-rank test)을 이용하여 임상변수에 따른 생존 기간에 차이가 있는지를 알아보았다. Cox의 비례위험함수 모형(Cox's proportional hazard model)을 이용하여 임상변수 중 사망 위험도를 높이는 유의한 변수를 얻은 후 이를 예후 인자로 삼고, 이것을 와이블 비례위험함수 모형(Weibull proportional hazard function model)을 이용하여 예후 인자들의 유무에 따른 생존 기간의 평균, 중앙값 제 1사분위수 그리고 제 3사분위수를 계산하여 생존기간을 예측하였다. 결과 : 말기 암 환자 157명 중 성별은 남자가 79명(50.3%), 여자가 78명(49.7%)이었고, 평균 연령은 남자가 $65.1{\pm}13.0$세, 여자는 $64.3{\pm}13.7$세였다. 암의 종류를 보면 위암이 36명(22.9%)으로 제일 많았고, 폐암이 27명(17.2%), 대장암이 20명(12.7%) 순이었다. 의식변화, 식욕부진, 저혈압, 수행능력 저하, 백혈구 증가증, 중성구 증가증, 크레아티닌 증가, 저알부민혈증, 고빌리루빈혈증, 간효소(SGPT)치 증가, 프로트롬빈 시간(PT) 연장, 활성부분 트롬보플라스틴 시간(aPTT) 연장, 저나트륨혈증, 고칼륨혈증 등을 보이는 환자는 통계학적으로 유의하게 생존 기간이 짧았다. 이중 Cox의 비례위험함수 모형을 통해 수행능력 저하, 중성구 증가증, PT 연장, aPTT 연장인 경우가 환자의 사망위험도를 높이는 유의한 예후 인자로 나왔다. 생존 기간의 중앙값은 4가지 인자가 모두 있는 경우는 3.0일, 3가지만 있는 경우는 $5.7{\sim}8.2$일, 2가지만 있는 경우는 $11.4{\sim}20.0$일, 1가지만 있는 경우는 $27.9{\sim}40.0$일, 4가지 모두 없는 경우는 77일로 나왔다. 결론 : 말기 암 환자에서 수행능력 저하, 중성구 증가증, PT 연장, aPTT 연장이 사망위험도를 높이는 예후 인자임을 알 수 있었다. 이들 4개 인자를 통해 말기 암 환자에서 생존 기간을 예측할 수 있을 것으로 사료된다.

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혈중 암세포 기반 암 예후 예측 진단 융합기술 개발 (Development of Convergence Core Technology for Cancer Prognosis from Circulating Tumor Cells)

  • 정문연;이대식;박정원;신영기;김영덕
    • 전자통신동향분석
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    • 제29권5호
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    • pp.105-113
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    • 2014
  • 주치의에게는 암환자의 암 전이 여부가 초미의 관심사다. 암환자의 10명 중 9명이 전이암으로 사망하기 때문이다. 암의 전이 초기에 그 전이 여부를 방사선 진단법으로 가능하지 않다. 혈액을 채취하여 암의 전이 유무를 진단 하는 기술이 개발되고 있다. 이 혈중 암세포는 혈구세포 10억개당 1~100개 정도의 극히 미량이 존재하여 암세포 분리기술이 특별히 잘 개발되어야 한다. 최근 마이크로바이오칩 형태의 분리기술이 큰 기술적 진화를 보이고 있어 본고에 소개하고자 한다. 이 기술은 한 가지 큰 의미를 갖는다. 그것은 암환자의 암 전이 모니터링에 필요한 도구가 될 수 있기 때문이다. 전이암세포 검출 키트로 전이암세포를 계수 하여 환자에게 투약한 항암제가 적합한지에 대한 답을 의사는 얻을 수 있다. 전이암세포 진단용 마이크로바이오칩 기술이 기존의 영상진단법만큼 중요한 임상 수단이 될 것으로 전망된다.

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두경부암 환자의 추적관찰에서 $^{18}F$-FDG PET/CT의 유용성 (The Utility of $^{18}F$-FDG PET/CT for Following Up Head and Neck Cancer)

  • 정은재;백승국;우정수;권순영;정광윤
    • 대한두경부종양학회지
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    • 제26권2호
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    • pp.178-182
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    • 2010
  • 서 론 : 두경부암의 예후에 가장 중요한 인자는 진단시 병기와 치료 후 재발의 유무이다. 따라서, 재발 병변을 조기에 발견하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 두경부암 환자의 추적 관찰에서 $^{18}F$-FDG PET/CT의 유용성에 대해 알아보고자 하였다. 대상 및 방법 : 2004년 4월부터 2008년 8월까지 고려대 안암병원에서 두경부암으로 치료를 완료한 후 추적관찰이 가능하였던 88 예의 환자를 대상으로 하였다. 환자는 본원의 두경부암 추적관찰 양식에 따라 술 후 6, 12개월째 $^{18}F$-FDG PET/CT를 시행하였으며, 원발부위 및 경부 재발, 원격전이와 중복암의 진단에 있어 $^{18}F$-FDG PET/CT의 민감도, 특이도, 양성예측율, 음성예측율을 평가하였고, 기존의 추적관찰 방법과 이를 비교하였다. 결 과 : 원발부위 재발의 진단에 있어 민감도, 특이도, 양성예측율, 음성예측율은 각각 95%, 97%, 90%, 98% 였다. 경부전이 재발의 진단에 있어서는 각각 94%, 98%, 83%, 99%였으며, 원격전이 및 이차암 진단에 있어서는 94%, 100%, 100%, 99%였다. 원발부위 재발은 고식적인 진단 방법, 원격전이와 이차암은 $^{18}F$-FDG PET/CT가 진단에 의미있게 유리하였다. 결 론 : $^{18}F$-FDG PET/CT는 두경부암의 추적관찰 과정에서 재발 여부를 판정하는데 있어 매우 유용하며, 특히 원격전이 및 이차암의 발견에 있어 유용하다. 그러나, 위양성 및 위음성의 가능성으로 고식적인 진단 방법과 병행해야 진단의 효과를 높힐 것으로 생각된다.