動物実験代替法の開発における統計学の役割
LRI賞 受賞者講演

Takashi Sozu

Department of Information and Computer Technology, Faculty of Engineering, Tokyo University of Science

東京理科大学工学部情報工学科
寒水孝司
2020年8月21日

今日の話
 医療統計学とは 動物実験代替法のバリデーション

 バリデーションで生じる課題の例

 受賞論文の概要
2

専門分野: 医療統計学
医療統計学
生物統計学

医薬統計学

Biostatistics 医学統計学

医学・健康科学における統計的問題を解決するための方法論を発展させ，その方法論を用いて実際に臨床研究者や疫学の専門家と一緒に問題解決をおこなう固有の学問分野 （佐藤・松山, 2000）

バイオ統計学

臨床統計学
3

試験統計家認定制度 2017年開始
統計の専門教育（修士レベル）

審査・認定

ICH E9
ガイドラインの理解

臨床試験の実務経験
統計家の行動基準の理解

正会員歴
推薦書
学会・
論文発表

実務試験統計家 39名 責任試験統計家 30名
臨床研究の科学的・倫理的な質の向上(2020年4月時点)

統計検定

5

スライド非公開

LRI賞 表彰式の5日前
2019年11月16日 スポーツ事故?

鎖骨遠位端骨折

7

拡大してみると

8

治療の経過 11月16日：骨折
 11月20日～22日：入院・手術（全身麻酔）・退院
 11月21日 LRI賞表彰式（手術日）

 11月26日：通院（経過確認）
 11月28日：リハビリ開始
 12月2日，12日，19日，23日：リハビリ
 12月25日：通院（経過確認）
9

2020年1月 無事に新年を迎えた
お正月に息子とバトミントンを楽しんだ(1) わたしにリハビリの効果はあったか?
わからない(2) わたしに対するリハビリの効果は調べられるか?
（ほぼ）調べられない
10

それでは
 理学療法士はなぜわたしに治療したのか?

リハビリの効果は証明されていますよ！というでしょう リハビリの効果はどうやって証明されたのか?

医療統計学の考え方が必要 !!

11動物実験代替法に関わるきっかけ
 第33回日本環境変異原学会・第18回日本動物実験代替法学会合同学術大会. 2004年

バリデーション研究: 共著1件

 5th World Congress on Alternatives and Animal

Use in the Life Sciences. 2005年

統計学的研究: 筆頭1件, 共著1件
 バリデーション研究: 共著2件
 第19回日本動物実験代替法学会 2005年


統計学的研究: 筆頭1件, 共著1件

吉村 功 先生
12バリデーション研究の経験
眼刺激性試験

皮膚刺激性試験
Vitrolife-Skin

STE法

Vitrigel-EIT法

皮膚感作性試験
LLNA: DA法

LLNA:
BrdU-ELISA法

ADRA

EpiSensA

皮膚刺激性試験（第三者評価）
EpiSkin

EpiDerm SIT

SkinEthics
RHE

LabCyteEPI
MODEL24 SIT

バリデーション研究の組織の例
Validation Management Team of ADRA
Trial Coordinator (Chair)Prof. Atsushi Ono (Okayama Univ.)
JaCVAM

Internalexperts

Lead Laboratory
Fujifilm
Corporation

Externalexperts

Chemical Selection Group
Quality Check Group
Chemical Management Group
Record Management GroupJaCVAM

Data Analysis GroupTokyo Univ.
of Science

JaCVAM - Japanese Center for the Validation Alternative Test Methods

Participating
laboratories
Lion
Corporation
Mitsui
Chemicals Inc.
Sumitomo
ChemicalsCo., Ltd.
Nissan ChemicalCorporation14

わたし(統計家)の仕事は多岐に渡る
評価指標

実験の成立条件

参加施設数

試験物質数

データマネジメント

データ解析

性能評価

報告書・論文ガイドライン申請

毒性の判定基準

物質強度のバランス• 技術移転性• 施設内・間再現性• 感度・特異度

OECD
テスト
ガイドライン15

施設間再現性の計算で生じた課題
バリデーション研究における施設間再現性参加施設の実験結果が一致する程度
施設A

施設B施設C施設D

3施設の参加が基本 4施設以上参加することもある
同じ基準で施設間再現性を計算する方法が提案されてる

h-CLATやADRAのバリデーション研究

再現性の精度（ばらつき）の違いは明らかでない

16

施設間再現性の計算の原理
 3施設の場合

 𝑋𝑋𝐴𝐴 = 𝑋𝑋𝐵𝐵 = 𝑋𝑋𝐶𝐶 （例：すべて陽性または陰性） 4施設の場合（3施設の結果の組み合わせ）

𝑋𝑋𝐵𝐵 = 𝑋𝑋𝐶𝐶 = 𝑋𝑋𝐷𝐷 （𝑋𝑋𝐴𝐴 を除く）
 𝑋𝑋𝐴𝐴= 𝑋𝑋𝐶𝐶 = 𝑋𝑋𝐷𝐷 （𝑋𝑋𝐵𝐵 を除く）
 𝑋𝑋𝐴𝐴 = 𝑋𝑋𝐵𝐵= 𝑋𝑋𝐷𝐷 （𝑋𝑋𝐶𝐶 を除く）
 𝑋𝑋𝐴𝐴 = 𝑋𝑋𝐵𝐵 = 𝑋𝑋𝐶𝐶（𝑋𝑋𝐷𝐷 を除く）


平均値を計算再現性の精度（分散や標準偏差）の計算が複雑
17標準偏差(SD)の違い(1物質の場合)
0.6

標準偏差

0.5

3施設

0.4

4施設

0.3

0.71

0.2
0.1

0.8600.2SDの比
0.40.60.860.8

1

陽性と判定される確率（物質強度）18各種シナリオのもとでの検討
 試験物質数：10, 20, 30の3通り

 物質強度（0.5～0.95）の組み合わせ：21通り


例: 全物質の物質強度 = 0.95

 合計63通りのシナリオのもとでSD比を計算

4施設の場合のSD

中央値（範囲）SD比 =3施設の場合のSD 0.78（0.71～0.86）

 試験物質数の増分に換算

中央値（範囲）1.6倍（1.4倍～2倍）
 試験物質数を26%～50%減らせることに相当

19

受賞論文の紹介
皮膚刺激性試験代替法（ヒト表皮試験）
細胞生存率
1.0

吸光度
データ
被験物質・溶媒・ブランク

0.8ET50: 刺激性の評価指標

0.60.4ET50（Effective Time 50）

0.20.004812162024

時間20既存法の問題点と制約条件
 ET50の推定にすべてのデータを使用していない
 ET50の推定精度が低い


そもそも推定精度を考慮していない

 測定時点数を増やすことはできない
 試験キットは高価で保存が難しい

 実験者の勤務時間を考慮する必要がある

測定時点数は最大5点
 反復回数は2回程度
21

ET50の(区間)推定法の提案
 ロジスティック回帰モデルからET50を区間推定（95%信頼区間(CI)の算出）

 被験物質，溶媒，ブランクの吸光度の誤差を考慮

少数データのため95%CIが計算できない場合がある 95%CIが計算できない場合

 対数直線モデルからET50を区間推定


ロジスティック回帰モデルの近似

ET50の95%信頼区間を安定的に偏りなく算出可能
22

ご清聴ありがとうございました23