移植後の経過を加えることで、その先のリスクがより明確に―全国14,430例と機械学習を用いた慢性GVHD・中長期予後予測―

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2026-08-31 京都大学

京都大学と日本造血細胞移植データセンターなどの研究グループは、日本全国の同種造血幹細胞移植14,430例を対象に、移植後の慢性移植片対宿主病(慢性GVHD)と中長期予後を予測する機械学習モデルを開発した。従来の移植前情報だけによる予測に対し、本研究では移植後30日、60日、100日までに得られる急性GVHDの発症、重症度、治療、治療への反応を順次追加し、複数の統計手法・機械学習手法を組み合わせたスタックド・アンサンブルモデル(SEM)を構築した。その結果、移植後の情報が蓄積するほど、24か月以内の慢性GVHD、非再発死亡、全死亡の予測精度が向上した。特に重症急性GVHDは死亡リスク、急性GVHDと初回治療への反応は慢性GVHDの予測に重要だった。移植後の経過に応じて将来リスクを更新する「動的予後予測」の基盤として、個々の患者に応じたフォローアップや早期介入を支援するツールへの発展が期待される。

移植後の経過を加えることで、その先のリスクがより明確に―全国14,430例と機械学習を用いた慢性GVHD・中長期予後予測―
移植後の経過を重ねるにつれて情報が蓄積し、その先の見通しが次第に明確になっていく様子を表した本研究のイメージ図。イラスト:Robin Hoshino

<関連情報>

同種造⾎幹細胞移植後の慢性GVHDリスク層別化のためのスタックド・アンサンブルモデルの開発:⽇本全国コホート研究 Development of a stacked ensemble model for risk stratification of chronic GVHD after allogeneic HSCT: Japanese nation-wide cohort study

Makoto Iwasaki ,Junya Kanda,Fumihiko Kimura,Sachiko Seo,Yoshiko Atsuta,Naoyuki Uchida,Noriko Doki,Takahiro Fukuda,…,Akifumi Takaori-Kondo
Frontiers in Immunology  Published:25 August 2026
DOI:https://doi.org/10.3389/fimmu.2026.1883360

Abstract

Effective risk stratification is vital for donor selection and treatment strategies in allogeneic hematopoietic stem cell transplantation (HSCT). We developed a prediction model for mid- to long-term outcomes after HSCT using a stacked ensemble model (SEM). Using data from the Japanese Transplant Registry Unified Management Program, we analyzed 14,430 patients alive without chronic GVHD (cGVHD) or relapse on day 100 after their first HSCT for hematologic malignancies between 2010 and 2018, predicting 24-month outcomes from pretransplant variables and posttransplant acute GVHD (aGVHD) information, including its treatment, accrued by days 30, 60, and 100. Data were randomly divided into training (80%) and validation (20%) sets, with 14 pretransplant risk factors as input variables. SEM achieved the highest C-index across evaluated endpoints, cGVHD, non-relapse mortality (NRM), and all-cause mortality (ACM), significantly exceeding the weaker learners for all endpoints and, using pretransplant factors, the strongest learner for NRM and ACM as well (both p=0.01), with a smaller, non-significant margin for cGVHD (C-index for cGVHD/NRM/ACM—SEM: 0.574/0.652/0.642, Cox-PH: 0.553/0.635/0.615, Random Survival Forest: 0.564/0.638/0.613, XGBoost: 0.556/0.633/0.627, Dynamic-DeepHit: 0.508/0.607/0.564). The C-index increased as posttransplant aGVHD information accrued (day 30: 0.581/0.655/0.649; day 60: 0.602/0.688/0.656; day 100: 0.606/0.696/0.664). Grade III to IV aGVHD showed predictive contribution to NRM, ultimately impacting ACM. Our SEM-based model offers a useful framework for predicting post-HSCT outcomes and highlights the critical impact of early aGVHD events on long-term prognosis.

Highlights

  • The SEM matched or significantly exceeded every individual learner, including the cause-specific Cox proportional hazards model and advanced machine-learning survival models.
  • SHAP from SEM showed grade III–IV aGVHD impacts NRM/ACM, whereas grade II–IV aGVHD and treatment response affect cGVHD risk.
医療・健康
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