□ 연구개요 진공 내 플라즈마 전자빔 가속장치를 활용하여 상대론적인 전자빔 소용돌이 발생 기반 체렌코프 방사 조건에서 각운동량(OAM) 특성을 가지는 꼬인 광자 편광 현상을 실험을 통하여 확인하고, 플라즈마상태의 진공소자내부에서 판드로모티브 힘(Ponderomotive force)으로 인하여 발생한 항적장에서 포획된 전자-양전자 쌍의 준안정의 원자상태인 포지트로늄(Positronium; Ps)의 전자기 공명 조건을 유도할 수 있는 테라헤르츠(THz) 전자기파 발생 기술을 연구하여 분자 영상 원천기술 확보를 통한 의료 영상시스템에 적용 □ 연구 목표대비 연구결과 ● 1차년도 (2021년6월~2022년2월) 진공소자기반의 플라즈마 전자빔 가속장치를 통한 광자발생 연구 - CCD 카메라를 이용하여 상대론적인 전자빔 소용돌이 발생 확인 - Heterodyne 방법을 이용하여 주파수 및 출력 측정 - 동축빔 회전 렌즈의 Cold test, 진공소자의 Hot test, 편광된 광자 패턴 분석 ● 2차년도 (2022년3월~2023년2월) 플라즈마 항적장 가속기 기반 고출력 테라헤르츠파 발생원 구축 - Double Heterodyne 방법을 이용하여 공진주파수 및 출력 측정 - 액시콘(Axicon) 렌즈를 통한 편광된 베셀빔의 표적화 실험연구 - 포지트로늄의 초미세 에너지 준위 갈라짐을 위한 테라헤르츠파 전자기 공명 조건 최적화 실험 연구 ● 3차년도 (2023년3월~2024년2월) 영상화 구현을 위한 위한 포지트로늄 검출 시스템의 성능 시험 - 포지트로늄의 수명 시간은 양전자 소멸 수명 분광법을 이용을 통한 영상화 실험 기법 확립 - 테라헤르츠파-광변환된 포지트로늄 기술 확보를 통한 분자정밀 영상화시스템 구축 - 양전자단층촬영과 융합하여 THz-PET 영상화 시스템 가능성 연구 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 과제를 수행하여 테라헤르츠파-광변환된 포지트로늄 발생 기술 확보를 통한 분자정밀 영상화 시스템 구축과 포지트로늄의 수명 시간 측정 양전자 소멸 수명 분광법을 이용을 통한 영상화 실험 기법 확립을 이루어 낸다. 포지트로늄 상태의 분광학적 정보를 영상화 하는 PET-THz 융합 연구는, 양전자 방출 단층촬영에서 발생하는 감마선에 따른 방사선 노출 영향에 대한 것과 테라헤르츠 이미징 기법에서의 수분 흡수율이 높고 투과성이 상대적으로 떨어질 수 있는 기존의 문제점을 포지트로늄 상태의 생체 분자의 영상화를 통하여 보다 정밀하고 비침습의 개량형 연구를 수행할 수 있다. 생체 분자영상 연계연구 원천기술 확보를 하여, 비임상 실험을 수행하여 질병을 조기에 진단하고 동시에 치료를 수행하는 테라그노시스(Theragnosis) 연구에 활용할 수 있도록 향후 연계연구에 적용할 계획이다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 민선홍
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 체렌코프방사;궤도각운동량;스핀각운동량;테라헤르츠파;생체분자영상; 2. Cherenkov Radiation;Orbital Angular Momentum;Spin Angular Momentum;Terahertz Wave;Biomolecule Imaging;

□ 연구개요 본 연구의 목표는 다중 우주위성을 이용한 과거 40년간 (1982-2021) 동아시아 에너지/복사/이산화탄소 지면 플럭스의 연간변동 및 경향성 정량화이다. 이산화탄소-에너지-복사는 생지물리 및 생지화학 과정에서 밀접하게 연관되어 있으며, 육상 생태계의 생산성에도 영향을 준다. 현존하는 위성 기반 산출물들이 상호 간 연관성을 고려하지 않고 개별적으로 모듈을 개발한 것과 달리, 연구책임자가 개발한 BESS(Breathing Earth System Simulator)는 대기 복사, 광합성, 증발산, 에너지 수지 평형 등이 연관 지어 만들어진 모델이다. 생태계 호흡량 모듈 개발 등을 통해 향상된 BESS (BESSv2.0)를 기반으로 동아시아에서의 이산화탄소/에너지/복사 지면 플럭스를 관측하며, 1982-2021년 기간의 연간변동 및 경향성을 정량화한다. □ 연구 목표대비 연구결과 다음은 본 과제의 연차별 연구목표의 세부사항이다. ○ 1차년도 (2019년): 100% - 모형 입력자료 다운로드 - 입력자료 전처리 - 현장 관측 자료 구축 ○ 2차년도 (2020년): 100% - 시공간적으로 연속적인 입력자료 구축 - BESSv2.0 모델 내 이산화탄소 플럭스 알고리즘 개발 및 향상 - BESSv2.0 모델 내 에너지 및 복사 플럭스 알고리즘 향상 - 현장 관측 자료 구축 ○ 3차년도 (2021년): 100% - BESSv2.0 내 이산화탄소 플럭스 평가 - BESSv2.0 내 에너지 및 복사 플럭스 평가 - 현장 관측 자료 구축 ○ 4차년도 (2022년): 100% - 지면 플럭스 연간 변동 지도 제작 - 지면 플럭스 경향성 지도 제작 - 현장 관측 자료 구축 ○ 5차년도 (2023년): 100% - 지면 플럭스 연간 변동 분석 - 지면 플럭스 경향성 분석 - 현장 관측 자료 구축 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구에서 개발한 지면 이산화탄소/에너지/복사 플럭스 산출물과 알고리즘 코드는 기후변화, 원격탐사 등 관련 분야의 연구에 활용성이 높으며, 다양한 국제공동연구진과의 협력을 통해 후속 연구를 진행중이다. 본 연구개발 성과를 통해 1) 지면 플럭스 경향성과 연간변동 및 시공간 패턴에 대한 이해를 높임으로써 신기후체제에 선도적으로 대응, 2) 장기간의 지면 플럭스 분석 결과를 통해 기후모형을 평가하고 불확실성을 줄이는데 활용, 3) 우주위성을 활용한 지면 플럭스 모니터링을 통해 향후 부가가치가 큰 작황, 수자원 모니터링 등 우주위성 활용산업 성장에 기여할 수 있을 것이라 기대한다. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 류영렬
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 우주위성;지면 플럭스;기후변화;연간 변동;경향성; 2. Satellite;Land flux;Climate change;Interannual variability;Trend;

◻ 연구개요 1) 연구 배경 - 암은 사망률 1위 질환이며, 암환자의 90%가 전이암으로 인해 사망함 - 전이암의 경우, 면역항암제와 방사선 병용 치료를 통해 생존율이 향상됨 - 그러나 면역계는 방사선에 매우 취약하므로, 면역 장기를 보호하기 위한 새로운 치료계획 전략이 필요함 2) 연구 목적 - 방사선 피폭시 혈액 선량을 계산하여 방사선 혈액 독성 사전에 예측 모델 개발 - 개발된 모델 고도화를 통해 병용 치료 예후를 환자맞춤형으로 극대화 ◻ 연구 목표대비 연구결과 1) 주요 연구 변경사항 - 기존 연구 목표였던 폐암에서 추가로 간암 및 골반 암 환자 데이터도 수집하여 혈액 선량 유효성 확인 - 기존 연구 방법이었던 딥러닝 및 머신러닝에서 추가로 수리 모델(Markov-chain 및 Voxel-based analysis) 등을 추가하여 해석력을 증대하였음 2) 주요 연구 결과 - 3차원 선량 분포 – 방사선 혈액 독성 사이에 유의미한 영역 도출. Voxel-based analysis을 방사선 분포 분석에 적용. 간암(n=66) 환자군에서 간 상부 분절 (2,7,8)이 하부 분절 (5,6) 보다 중증 림프구 감소증과 높은 연관성을 보임. 골반암(n=122) 환자군에서 엉치뼈와 양쪽 넙다리뼈에서 중증 림프구 감소증과 높은 연관성을 보임. - 확률적 혈액 선량 모델 (HEDOS) - 방사선 혈액 독성 사이에 유의미한 상관 관계. Markov-chain 기반 혈액 선량 모델 구축. 간암(n=66) 환자군에서 로지스틱 모델기반 예측 모델 수립. - 결정론적 혈액 선량 모델 (EDIC) - 방사선 혈액 독성 사이에 유의미한 상관 관계. Equation 기반 혈액 선량 모델 구축. 폐암(n=260) 환자군에서 혈액 선량이 odds ratio 3.31로 높은 상관 관계를 보임. - 위 선량들 – 생존율 및 암 재발율 사이에 상관 관계 도출. 폐암(n=260) 환자군에서 혈액 선량이 2.7 Gy 보다 낮으면 암환자 생존율이 10개월 이상 길어짐. - 머신러닝 모델을 통한 암 환자맞춤형 치료후 생존율 예측. Random survival forest 및 Support vector machine 등 예측력 비교. 뇌종양(n=467) 환자군에서 머신러닝 모델을 사용하면 예측력 70%이상 효율로 환자군 선택이 용이해짐. 폐암(n=79) 환자군에서 전이암을 많이 조사할수록 생존율이 8개월 이상 길어짐. ◻ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 1) 활용 계획 - 개발된 예측 모델을 임상에 적용하여 환자맞춤형 방사선 치료계획 수립 - 면역항암제와 방사선 병용 치료시 최적의 방사선 조사 계획 설계 - 다양한 암종 및 전이암 환자를 대상으로 한 대규모 임상 연구수행 2) 기대효과 - 면역항암제와 방사선 병용 치료 효과를 극대화하여 전이암 환자 생존율 향상 - 방사선 피폭에 의한 면역 장기 손상을 최소화하여 환자 삶의 질 개선 - 환자맞춤형 치료계획 수립을 통해 불필요한 방사선 조사 줄이고 효율성 증대 - 면역항암제 및 방사선 병용 치료 새로운 가이드라인 제시 및 치료 패러다임 변화 - 국내 의료기술의 선진화 및 경쟁력 강화 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 성원모
• 주관연구기관 : 가톨릭대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 방사선 치료;면역항암제;혈액 독성;머신러닝;수리 모델; 2. radiation therapy;immunotherapy;blood toxicity;machine learning;mathematical model;

□ 연구개요 ● 천체물리학적 현상 연구를 위한 저에너지 분야 핵물리 실험 수행 ● 폭발적인 천체인 X-ray burst 이해를 위한 24Mg(a,p)21Al 핵반응 측정 실험 ● X-ray bursth와 같은 폭발적 천체에서의 무거운 입자 핵합성 연구 ● 핵자 전달반응을 통해 생성된 방사성 핵종의 proton branching ratio 측정 □ 연구 목표대비 연구결과 ● 검출시스템 상세설계 및 제작 - 핵자 전달반응 측정을 목적으로 개발된 SSNAP을 활용한 (a,p) 복합핵 측정법 상세설계 - 실리콘 검출시스템 개발 완료 - DAQ 시스템 개발 완료 ● 전산모사 및 ²⁴Mg 표적 제작 - normal kinematics에서의 24Mg(a,p)27Al 핵반응 가능성을 파악하기 위한 R-matrix 계산 수행 - backing material을 활용하여 evaporation 방식으로 24Mg 표적 제작 ● ²⁴Mg(a,p)²⁷Al 핵반응 측정 - alpha 빔을 활용한 정상운동학에서의 ²⁴Mg(a,p)²⁷Al 핵반응률 측정 - (a,p0) 및 (a,p1) 채널의 excitation function 도출 ● X-ray burst에서의 핵합성 연구 - X-ray burst 모델 수립을 위해 필수적인 관측결과를 보다 적절하게 해석하기 위한 evaluation 연구 수행 - type I x-ray burst에서의 NiCu cycle 세기 예측을 위한 ⁵⁹Cu(p,a)⁵⁶Ni 및 ⁵⁹Cu(p,g)⁶⁰Zn 핵반응률 업데이트 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ²⁴Mg(a,p)²¹Al 핵반응은 그 천체물리학적 중요성에도 불구하고, 실험 디자인 및 수행의 어려움으로 인해, 지금까지는 E_c.m. > 2.8 MeV 에너지 영역에서 측정된 적이 없다. 본 연구 수행을 통해, threshold 에너지보다 높은 영역에서 ²⁴Mg(a,p0)²¹Al 및 ²⁴Mg(a,p1)²¹Al 핵반응 채널의 excitation function을 최초로 도출하였다는 사실만으로도 저에너지 핵반응 연구 분야에의 기여도가 매우 크다고 자평한다. 1차적인 물리적 중요성 이외에도 새로운 핵반응 측정법 개발이라는 측면에서도 본 연구성과의 중요성이 크다. 본래 약 10 MeV/u 수준의 에너지에서 핵자 전달반응을 측정하기 위한 용도로 개발되었던 spectrometer인 SSNAP을 활용하여, 훨씬 낮은 에너지 영역에서 이루어지는 복합핵반응 (a,p)를 연구할 수 있는 방법을 제시했다는 것이 그것이다. 이를 통해, 향후에는 표적의 종류만 바꾸어가며, 매우 다양한 종류의 ap-process 관련 핵반응들을 직접 측정하게 되었다는 점은 매우 커다란 성과이다. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 채경육
• 주관연구기관 : 성균관대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 핵천체물리;핵합성;솔레노이드;미분산란단면적; 2. nuclear astrophysics;nucleosynthesis;solenoid;differential cross section;R-matrix;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 구민희
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 삼중음성유방암;단세포 BioPhysical 분석;방사선치료 저항성;바이오마커 표적 나노프로브;방사선 감응성; 2. triple negative breast cancer;single cell clone biophysical analysis;radiation therapy resistance;biomarker-targeted nanoprobe;radiosensitivity;

2050년까지 탄소 순 배출 제로 목표를 달성하기 위해서는 원자력발전을 비롯한 대규모의 저탄소 에너지원 전개가 요구되고 있으며, 많은 연구 결과들이 기후변화와 세계적인 에너지 수요 증가에 대처하기 위한 방법 중 하나로 원자력발전의 중요한 역할을 강조하고 있다. 아울러, 전력 공급뿐만 아니라 담수 및 수소 생산 등의 다양한 필요를 충족시키기 위하여 전 세계적으로 floating nuclear power plants(FNPPs)에 대한 관심이 증가하고 있다.

• 연구책임자 : 김주민
• 주관연구기관 :
• 발행년도 : 20231218
• Keyword :

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 o 보유기술: 자기장-방사선 융합 암 치료기 (세계최초) - 기존 방사선치료 대비 정상조직 부작용 30% 감소 확인 - 상용화 위해 환자별 상이한 치료 조건에 대해 맞춤 선량조절 기술이 필요 o 필요기술 : 데이터 기반 자기장-방사선 선량조절 시스템 - 자기장 및 방사선의 다양한 조건에 대해 몬테카를로 시뮬레이션 반복 수행, 선량조절 결과를 데이터베이스로 구축 - 임의의 자기장-방사선 융합 치료 설계 시 AI 데이터 추출로 선량조절 결과 도출 - 자기장-방사선 융합 선량조절 분석 결과를 시각적으로 구현 o 목표 제품: 자기장-방사선 융합 암 치료 시스템 (세계최초) - 환자별로 개인화된 맞춤 자기장-방사선 융합 치료를 제공 - 사용자에게 선량조절 분석 결과 디스플레이를 제공 ◼ 전체 내용 o 기업 보유기술: 자기장-방사선 융합 암 치료기 - 저강도(< 0.5 T) 자기장을 이용한 방사선 조절 암 치료 개념 고안 및 기초 기술 개발 (서울아산병원, 세계 최초), ㈜ 라덱셀 법인설립 및 기술이전 - 자기장-방사선 융합 치료 개념 특허 보유 (한국, 미국, PCT) - 시제품: 기존 방사선치료 장비에 결합 가능한 모듈형 시스템 - 시제품 기술 구성: 자기장 발생 장치, 자기장 조절 구동 장치, 자기장 및 방사선 선량조절 설계 및 분석 - 성능 검증 시험 완료: 표준 조건에서 기존 방사선치료 대비 암에 인접한 정상조직의 부작용 30% 감소 확인 (세계 최초) - 상용화 필요조건: 환자별로 상이한 암 및 정상조직 구조에 대해 자기장-방사선 융합 치료 설계가 필요 o 연구개발 목표 기술 : 자기장 장치와 방사선치료기의 상호 작동 동기화 하고, 데이터 기반 선량조절 시스템 구축하여, 환자별 맞춤 자기장-방사선 융합치료를 제공 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 o 활용계획 • 치료 시스템 판매 - 목표시장 : 암 치료 장비 시장, 연간 약 7조원 - 단기 매출 : 구매의향이 확인된 국내 대형 병원에 대한 시제품 판매 및 R&D 시범운영 - 장기 매출 : 임상시험 이후 국내외 의료기기 허가 획득하여 글로벌 판매 • 기술이전, M&A - 확보된 지적재산권 및 시제품 시험 데이터를 기반으로 기술가치평가 시행 - 다기관 임상시험 수행을 위한 투자유치 - 글로벌 의료기기 장비사를 대상으로 M&A 추진 • 응용기술 개발 - 세계 최초 자기장-방사선 암치료 시스템 기술 및 지적재산권 추가 확보 - 자기장-방사선 연동 기술의 고도화로, 일체형 방사선-자기장 융합 전용 치료기 개발 - 자기장-방사선 데이터 분석 기술을 기반으로, 현재 동시 개발 중인 이동형 암치료기 (자기장-전자선 융합 치료기)에 대한 선량분석 및 치료설계 기술 개발 o 기대효과 • 개인화 맞춤 자기장-방사선 융합 암 치료로, 기존 치료 기술 대비 부작용 감소 • 선량분석 결과 디스플레이로, 치료 기술 결정 용이, 환자-의료진 신뢰 증가 • 국내 개발 암치료기로, 고가의 수입치료기 수요를 대체 • 기존 방사선치료 적용이 어려운 환자도 치료할 수 있어, 자기장-방사선 융합 치료 신시장 창출 • 글로벌 판매를 통한 국내 암치료기 관련 소프트웨어 및 제조업 일자리 창출 (출처 : 요약문 3p)

• 연구책임자 : 강민경
• 주관연구기관 : 라덱셀
• 발행년도 : 20230500
• Keyword : 1. 자기장-방사선 융합;방사선치료기;선량분포 계산;암 치료;데이터 기반 분석; 2. Magnetic-radiation convergence;Radiotherapy;Dose distribution calculation;Cancer treatment;Data-based analysis;

□ 연구개요 본 연구는 당대사가 방사선 내성에 미치는 영향을 분석하여 방사선 치료의 효율을 높이고자 방사선 내성 유방암 세포가 high glucose 환경에서 급격히 증식하는 원인을 생물학적으로 규명하고 관련된 유전자를 선별하여 이를 억제하는 물질들을 탐색함으로써 효율적인 방사선 내성 유방암 치료 전략을 수립하고자 함. □ 연구 목표대비 연구결과 1. 예비 연구를 통해 구축된 방사선 내성 유방암 세포(MCF-7 방사선 내성 세포인 MR과 SK-BR-3 방사선 내성 세포인 SR)를 다양한 조건에서 각각 배양을 진행한 뒤 microarray 분석을 위한 세포주 및 조건 선별 과정 진행. Wild type cell과 resistant cell에서 glucose와 glutamine에 대한 반응 차이를 확인. Wild type cell에서는 glucose가 cell viability에 영향을 보인 반면, resistant cell에서는 glutamine에 대한 cell viability 반응이 크게 나타남. Resistant cell에서 glucose와 glutamine에 대한 초기반응과 후기반응에서 차이를 보임. 초기(1-2d)에는 glutamine에 반응이 컸으나 glucose가 공급되지 않을 경우 장기간 생존하지 못하는 현상 발견함.따라서 glucose과 glutamine의 유무, 초기와 후기의 세포를 구분하여 microarray sample 결정. 2. 단기 반응과 장기 반응으로 구분하여 접근하여 분석하였고 본 연구에서는 단기 반응에 초점을 맞추어 진행하기로 결정. Microarray상 glutamine에 반응을 보이는 유전자들을 분류하였고 문헌 조사등을 통해 후보 유전자를 선별. PCR과 단백질 발현 결과가 일치하는 SRF에 대해 심화 연구를 진행하기로 결정. 3. 방사선 내성 유방암세포 SR, MR에서 Glucose보다 Glutamine이 초기 세포 성장에 중요한 것을 확인함. Microarray를 통해 방사선 내성세포 SR에서 Glutamine에 관여하는 후보 유전자 SRF (serum response factor)를 선별. 방사선 내성 유방암 세포 SR, MR에서 각각의 parental cell (SK-BR3, MCF-7) 보다SRF의 mRNA 와 protein 발현이 증가 되어있음을 확인. SRF inhibitor (CCG-1423)로 SRF를 억제 시 방사선 내성 유방암 세포의 사멸 효과 및 관련 기전 확인. SRF inhibitor (CCG-1423)로 SRF 억제시 방사선내성인자인 ACSL4와의 관련성 확인. SRF siRNA로 SRF Knockdown시 방사선 내성 유방암 세포에서 Glutamine에 의한 세포 증식 확인. 방사선 내성 유방암 세포의 Glutamine 의존적 세포 성장에 SRF가 일부 관여함을 확인. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 1. 암 치료 및 예방에서 식생활의 중요성은 이미 상식으로 인식될 만큼 널리 연구되었으며 최근 암 치료에서 식생활에 대한 관심도가 크게 증가하고 있는 상황. 유방암 치료에서 당 대사의 기초 연구를 통해 유방암 환자의 식생활 가이드라인 정립에 기여할 수 있을 것으로 기대됨. 2. 암환자의 식생활과 관련하여 검증되지 않은 많은 정보들로 인해 오히려 건강을 해치는 경우가 많음. 본 연구를 통해 암환자 식생활에 관한 실용적인 지식을 축적할 수 있을 것으로 기대됨. 3. 암 환자들에게서 일부 시도되고 있는 저당식, 고지방식, 케톤식 등은 환자의 전신 상태를 악화시킬 여지가 있음. 당 대사 메커니즘 분석을 통해 타겟 치료제의 개발까지 연결된다면 환자들이 보다 수월하게 치료를 진행할 수 있을 것으로 기대됨. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 장현수
• 주관연구기관 : 동국대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 유방암;방사선내성;당대사;방사선치료;대사증후군; 2. breast cancer;radioresistance;glucose metabolism;radiation therapy;metabolic syndrome;

Ⅳ. 사업수행결과 1. 피폭 선량평가 기술 개발 1-1. 인체표준 팬텀모델이용 선량평가 검증 및 인체표준 물리팬텀 내 장기 선량 평가 구축 방사선 피폭 사고 시 선량평가는 환자의 치료방침을 결정하고 예후를 판단하기 위해 필수적이며, 인체표준 팬텀을 이용한 선량평가 시스템은 피폭환자의 선량평가에 유용하게 활용될 수 있음. 이에 본 연구과제에서는 성인 남녀 크기의 인체 물리팬텀 제작 및 유리선량계를 활용한 장기선량 시스템을 기반으로 인체 물리팬텀 기반 선량평가 시스템을 구축하였음. 또한, 인체 물리팬텀 및 인체표준 전산팬텀을 이용한 종합 선량평가 시스템의 검증을 위해 단순 및 복잡한 방사선장을 가정한 방사선 조사실험을 실시 하였으며, 인체 팬텀 기반 종합 선량평가 시스템은 외부피폭 상황에서 선량을 평가하는데 적용할 수 있을 것이라 예상됨. 1-2. 피폭진단키트 제작위한 바이오마커 발굴 및 유효성 확보 피폭환자가 받은 방사선량을 조속한 시일 내에 정확히 파악하는 것은 환자의 치료방침을 결정하고 예후를 판단하는데 필수적이며, 향후 발생할 수 있는 방사선의 만성효과에 대한 예측과 방사선 피폭이 원인일 가능성이 있는 질환의 원인 규명에 중요한 역할을 할 것임. 그러므로 방사선 피폭을 보다 편리하고 정확하게 진단할 수 있는 방사선 피폭손상 진단 바이오마커 개발이 필요함. 본 연구에서는 방사선 피폭 마우스림프구 세포를 이용하여 선별된 유전자군을 피폭 손상 진단마커로 사용하기 위해서 방사선 치료를 받는 환자의 방사선 치료 전/후 혈액을 채혈하여 생체 내 발현 변화를 분석하고, 피폭 전/후 유전자 발현량 및 FDXR과의 관련성 분석을 통해 진단마커로써의 유효성을 평가함. 2. 피폭 치료 기술 개발 2-1. 피폭치료 후보 약물 생체적용 가능성 검증 및 데이터 베이스 구축 방사선위장관증후군은 피폭 시 주요 사망 원인의 하나이며 피폭에 의한 소화기 장애, 미세혈관 순환 장애 및 지속적인 출혈 등 생명을 위협하는 심각한 임상적 문제를 동반하지만 아직까지 임상적으로 적용 가능한 치료제는 없는 실정이므로, 이를 위한 기전 연구 및 치료법 개발 연구가 지속적으로 필요한 실정임. 고선량 방사선이 위장관에 조사되면 장상피세포와 혈관내피세포의 세포사멸이 유도되는데, 이 중장상피세포의 사멸이 방사선위장관증후군의 주요 요인으로 인식되고 있다. 이전 단계에서 장상피세포주를 이용한 in vitro 2D 세포 배양 모델은 생체 반응과 달리 강한 방사선저항성을 보여, 방사선 피폭 손상 모델로서 부적합함을 보였다. 이의 극복을 위해 생체와 유사한 환경을 가지는 ex vivo 장상피 모델인 3차원 오가노이드 (organoid) 배양시스템을 확립하였으며, 방사선에 의한 세포사멸, 손상 등에 대한 기본 분석 데이터를 구축함으로써 인체 유사 방사선 위장관 ex vivo모델을 정립하였음. 이를 기반으로 장 미니장기 (오가노이드) 모델을 활용하여 다양한 off-label used drug (허가외 사용 의약품)을 이용하여 장 미니장기 (오가노이드) 기반 피폭방어/치료 약물 효능 분석하여 StemRegenin 1, SR1 (피폭치료 효능) 약물을 선별하여 피폭치료 후보약물의 생체적용 가능성을 장오가노이드 모델과 피폭동물모델에서 확인하였음. SR1 약물작용관련 데이터베이스 구축을 위해 단일세포 RNA (scRNAseq) 전사체 프로파일링 수행을 하였음. 이러한 SR1 약물의 효능과 관련 전사체 분석은 방사선 장 손상에 대한 차세대 치료제 데이터베이스 기반 구축에 활용 가능할 것으로 기대함. 3. 신약 재창출을 통한 피폭 치료제 개발 3-1. 인체유사 중동물 피폭모델에서 선별된 off-label use drug 치료 효능 평가 급성 방사선 위장관 증후군은 방사선 피폭시 빠른시간 내에 진행되는 손상이며, 소화기 장애에 따른 탈수, 설사 등을 동반하며, 장벽 손상에 의한 세균의 침입으로 염증 반응 뿐만 아니라 심할 경우 sepsis에 의한 사망까지 이르게 된다. 하지만 급성 방사선 위장관 손상에 대한 적절한 치료법이 없어 이를 위한 기전, 치료연구가 필요한 상황이다. 따라서 본 과제에서는 off label use drug를 치료제로 적용함으로서 인체 안전성과 경제성을 함께 얻고자 하였다. 고지혈증 치료제인 pravastatin의 급성뿐만 아니라 만성 방사선 위장관 손상에 대한 치료 효과를 나타냈으며, 특히 방사선에 의한 epithelial cell 손상에 큰 효과를 보였다. 하지만 15 Gy 이상의 고선량 노출에서 pravastatin 단독 적용은 생존률 회복에 영향을 주지 못했고, 직접적으로 장 줄기세포에 영향을 주지 않는 것으로 보아 치료 한계성이 관찰되었다. 본 연구에서는 이러한 pravastatin의 제한점을 보완 할 수 있는 다약제 복합 적용을 하고자 하였으며, 우리들은 pravastatin과 metformin 복합약제를 적용하여 그 효과를 검토하였다. Pravastatin과 metformin 복합약제 적용은 마우스 모델에서 방사선 위장관 손상에 의한 사망율보다 유의적으로 감소시켰으며 조직학적 회복을 나타내었다. 또한 인체유사 중동물 모델인 미니피그 모델을 이용하여 방사선 위장관 손상에 대한 치료효과를 검토하였다. Pravastatin과 metformin 복합적용은 체중에는 큰 변화가 없었지만, 부검시 위 팽창 감소, 소장, 대장의 육안적 손상 완화, 그리고 비장 크기의 증가 등으로 복부 장기의 육안적 손상이 완화됨을 확인하였다. 이와 더불어 소장과 대장의 조직학적, 유전학적 분석 결과 pravastatin과 metformin 복합약제 적용은 단독약제 적용보다 위장관 손상을 완화시킴을 확인하였다. 이로써 마우스 모델 뿐만 아니라 미니피그 모델에서도 pravastatin과 metformin 합제가 급성 방사선 위장관 손상을 완화시킴을 알 수 있었다. (출처 : 요약문 6p)

• 연구책임자 : 장원일
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20230200
• Keyword : 1. 급성방사선증후군;물리팬텀;바이오마커;허가외 사용 의약품;줄기세포;미니돼지; 2. Acute Radiatio Syndrome;Physical Phantom;Biomarker;off-label use drug;Stem cells;Mini-pig;

본 과제의 목표는 방사선기기팹 공정장비 표준화 및 의료진단기기 전략제품 기반 한국형 강소 방사선기기 기업 육성 지원을 통한 방사선기기 지역 클러스터 조성이다. 과제 달성을 위해 한국형 방사선의료기기 기업육성 지원, 방사선기기 산업생태계 조성을 위한 클러스터 구축/운영, 방사선기기팹 연구장비 이용서비스 및 성능개선을 수행하였다. 그 결과 나노반도체/방사선 센서 공정기반 구축, 단결정 소재 성장 표준공정 확립, 반도체센서 표준공정 확립, 기술지원 26회, 실무교육 2회, 융복합 클러스터 협의체 운영 4회, 기업연계 기술사업화 R&D 아이템 발굴 1건, 기술사업화 지원 1건, 이용실적 239건, 단결정 소재 성장 장비 모니터링 시스템 구축, 연구장비 점검 및 검교정 15건, 연구장비 업그레이드 2건을 수행하였다. 본 연구에서는 기술사업화 지원을 통해 방사선의료진단기기용 방사선계측 소재 기술사업화, 방사선기기 인프라 조성 및 산업 생태계 조성에 기여하였다. 또한 지속적이고 안정적인 방사선기기팹 시설/장비 지원을 통해 국가 방사선기기 기업 육성에 기여할 계획이다. (출처 : 서지정보양식 59p)

• 연구책임자 : 강창구
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20230800
• Keyword : 1. 방사선기기;사업화 지원;반도체 공정;화합물 반도체; 2. Radiation Equipment;Commercialization Support;Semiconductor Fabrication Process;Compound Semiconductor;