□ 연구개요 우주에서 입자들이 초고에너지(10²⁰ eV)로 가속되어진다는 것은 지구상의 관측을 통하여 매우 잘 확립되어 있다. 이런 초고에너지 우주선(ultra high-energy cosmic ray, UHECR)은 그 자체로도 굉장히 흥미롭지만 입자를 이렇게 높은 에너지까지 가속할 수 있는 환경, 그리고 그 환경에서의 물리법칙이 우리가 지상에서 구현할 수 있는 실험을 통하여 알아낸 물리법칙과 같은 지를 탐구한다. 이를위하여 펄사풍성운과 감마선쌍성의 X선 데이터 분석을 수행하고 다파장 자료를 추가하여 복사모형을 적용하여 천체계의 물성을 이해한다. □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구는 우주의 고에너지 입자의 기원을 이해하는 것을 목표로하며, 따라서 연구 대상 천체계는 초신성, 펄사풍성운, 중성자별 관련 천체계로 구체적인 목표로 펄사풍성운과 감마선쌍성의 복사 특성 측정 및 복사모형을 통한 천체계의 이해이다. 구체적인 대상 천체계로는 펄사풍 성운 PSR J1418-6058과 감마선쌍성 HESS J0632+057을 선정하였다. 본 연구 기간동안 두 개의 대상천체계에 대한 복사특성을 정확히 측정하였고 선행연구를 통하여 구축한 펄사풍성운 모형과 감마선쌍성 모형을 개선하여 적용하여 PSR J1418-6049에서 전자들이 500 TeV 이상으로 가속됨을 보였으며, 이 입자들은 확산으로 통하여 외부로 전파되어 간다는 것을 추정해냈다. HESS J0632+057의 경우는 이 천체계의 복사 스펙트럼에서 약 1TeV 에너지에서 보이는 특징적인 구조를 펄사풍의 복사로 제안하였으며 비슷한 스펙트럼 특성을 보이는 다른 천체계를 연구함으로써 펄사풍의 가속기작과 복사현상을 이해할 수 있는 이론적 기반을 마련하였다. 이러한 연구를 통하여 연구의 목표인 천체계 복사특성 측정 및 복사모형 개선을 완료하였다. 또한 이 두 천체계에 대한 연구내용은 SCIE급 국제저널(ApJ)에 출간되어(교신저자 2편), 1-2편의 SCIE 논문을 출간하겠다는 정량적 목표도 달성하였다. 추가로 다른 초고에너지 천체계에 대한 연구를 통하여, 한국 역사기록에서의 초신성 탐색에 대한 논문 1편(공저자; 본 연구과제의 연구조원이 주저자), 펄사풍성운의 X선 자료 분석 및 복사모형화에 대한 논문 1편(주저자, 교신저자), 그리고 고에너지 천체계인 magnetars의 특성 분석 논문 1편(주저자, 교신저자)을 SCIE 저널에 출간하여, 설정한 연구목표를 초과로 달성하였다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 본 연구결과는 현재 국제 협력연구로 진행하고 있는 “은하내 TeV 천체계들에 대한 연구”(Columbia University 주관) 프로그램에 활용되고 있으며, 공동연구를 통하여 펄사풍 성운의 시공간에 대한 진화 모형으로 확장할 계획이다. 이 모형은 현재 계획 중인 NASA의 차세대 X선 망원경의 Sceince objective를 선정하는 데 활용되고 있으며, 추가로 국제적으로 구축되고 있는 초고에너지(TeV 이상) 망원경이 완성되어 작동하면 매우 활성화 될 “은하내 초고에너지 우주선의 형성 및 전파 연구”에 대한 중요한 기반으로 활용될 수 있다. 본 연구를 통하여 확보한 X선 분석기법 개발 및 고에너지 천체계 모형은 아직 이해되지 않은 초고에너지 우주선의 생성 및 진화에 중요한 단서를 제공하여 인류의 지적 진보에 중요한 역할을 할 것으로 기대한다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 안홍준
• 주관연구기관 : 충북대학교
• 발행년도 : 20230600
• Keyword : 1. 펄사풍성운;펄사쌍성;복사모형;초고에너지 우주선; 2. Pulsar wind nebula;Gamma-ray binary;Radiative models;Ultra high-energy cosmic rays;

□ 연구개요 일부 식품유래 천연물은 nuclear factor erythroid 2-related factor 2(Nrf2) 신호전달계를 활성화하고, 이를 통하여 항산화효소와 2상 해독효소계 발현을 촉진함으로서 암발생을 예방하지만, 또 다른 측면에서 Nrf2 활성화가 암세포에서 발생하는 활성산소의 제거를 촉진하여 암세포 증식을 촉진할 수 있다는 것이 알려져 있음. 따라서 본 연구에서는 식품유래 천연물에 의한 Nrf2의 활성화가 대장암세포의 증식을 촉진하는지 여부와 전사조절인자 Nrf2에 의해 발현이 조절되는 단백질 가운데 암세포 증식과 직접적인 관련이 있는 단백질을 동정하기 위해서 Nrf2을 knockout 한 대장암 세포를 제작하고, RNAseq을 통하여 탐색된 Nrf2-downstream 유전자를 knockout 또는 knockdown 시키는 방법으로 Nrf2 신호전달계를 통하여 암세포 증식 촉진에 관여하는 유전자를 구명하고자 하였으며, 나아가 해당 단백질의 활성을 제어하는 방법을 찾아 암치료에 도움을 줄 수 있는 전략을 수립하고자하였음. □ 연구 목표대비 연구결과 식품유래 Nrf2 신호전달계를 활성화시키는 파이토케미컬이 암세포증식을 촉진하는지 여부를 조사하고, 이를 통하여 암세포증식을 촉진하는 것으로 확인된 화합물을 이용하여 어떤 Nrf2-downstream 단백질이 암세포증식에 관여하는지 알아보기 위한 연구를 진행하였음. ● 결과 1. 식품유래 천연물이 대장암세포증식 촉진하는 것을 확인하고, 이것이 Nrf2 신호전달계의 활성화와 관련이 있음을 Crispr/casp9 이용한 Nrf2 knockout 및 Nrf2 저해제(brusatol)를 이용하여 증명함 ● 결과 2. 식품유래천연물의 일종인 sulforaphane(SFN)은 Nrf2신호전달계를 활성화 하고 암세포증식을 촉진하는데, 이와 직접적인 관련이 있는 Nrf2-downstream 유전자를 RNAseq과 gene knockout/knockdown 방법으로 탐색하여 γ-glutamylcysteine ligase-catalytic subunit(GCLC)가 핵심단백질임을 확인하였음 ● 결과 3. GCLC가 세포내 활성산소 소거를 통하여 암세포증식을 촉진하여 항암제 작용을 저해하므로, 항암제와 GCLC 저해제(BSO)를 병용처리하였을 때, 항암효과가 상승되는 것을 확인하였음. 특히 SFN은 BSO 및 thioredoxin reductase 억제제인 auranofin와 병용처리시 환원된 글루타티온을 고갈시키고 세포내 산화환원 상태를 교란함으로써 항암활성이 크게 증가하는 것을 새롭게 발견하였음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구결과는 다음과 같은 영역에서 활용될 수 있을 것으로 판단됨. 1. 암환자의 식사요법으로 활용: 암세포가 이미 존재하는 환경에서 십자화과 채소 등 Nrf2 신호전달시스템을 활성화할 수 있는 식품의 다량 섭취를 자제하도록 권장하는 것이 바람직함. 예를 들어, 블로콜리새싹, 생배추, 갓의 과량 섭취는 피하는 것이 좋으나 이들을 가공한 제품(예, 김치)은 상대적으로 안전함. 2. 식품 유래 Nrf2 activator를 함유하는 항암제에 대한 지적재산권 획득: 본 연구과정에서 낮은 농도의 SFN이 환원형 glutathione(GSH) 소거하는 특성을 확인하였으며, 이를 응용하여 GSH 합성을 억제하는 buthionine sulfoximine(BSO)와 thioredoxin reductase 저해제 auranofin을 SFN과 병용처리시 항암활성이 극적으로 증가하는 것을 확인하였고, 이 신규 항암요법에 대한 지적재산권을 확보하고자 함. 3. 연구의 확장성 확인: 암세포내 활성산소 양을 증가시켜 암세포를 사멸시키려면 GSH 농도뿐만 아니라 또 다른 항산화시스템인 thioredoxin을 동시에 저해해야 함을 확인하였으며, 여기에 SFN과 같은 electrophiles을 추가하였을 때 활성산소발생이 폭발적으로 증가하고, 암세포를 효과적으로 사멸시키는 것이 확인되었으므로, 천연물 또는 이미 개발된 약물가운데 BSO와 auranofin과 병용처리하여 항암효과를 잘 발휘할 수 있는 소재들을 발굴하여 암치료 및 기타 질병치료제로 검토하는 것이 가능할 것으로 판단됨. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김정상
• 주관연구기관 : 경북대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 대장암;항산화효소계;설포라판;감마글루타밀시스틴 라이게이즈; 2. colorectal cancer;antioxidant enzymes;Nrf2;sulforaphane;γ-glutamylcyste ine ligase;

□ 연구개요 본 연구는 현재 비세포성폐암(NSCLC) 환자에게 적용되고 있는 방사선치료를 시행함에 있어 방사선치료 효과 증대를 위한 일환으로 유산소운동을 병행하고자 하였다. 방사선치료 효과 상승의 근본적인 방법으로 종양 세포내의 산소농도를 증대시키는 방법이 가장 일반적이다. 이에 본 연구진은 폐암 환자에게 유산소운동을 병행함으로써 종양세포 내의 재산소화를 유도하여 방사선치료 효과에 미치는 영향을 확인하고자 하였다. 해당 내용을 동물모델을 활용하여 유산소운동이 폐암 방사선치료 효과에 미치는 영향을 확인한 이후에 3년차에 방사선치료를 받는 폐암 환자를 대상으로 임상연구를 진행하여 그 효과를 검증하고자 한다. □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구의 1,2년차 연구결과는 목표 대비하여 계획대로 연구를 진행하여 연구결과를 도출하였다. NSCLC 세포주(A549)를 활용하여 NSCLC-orthotopic 마우스 모델을 구축하였다. 구축한 마우스 모델을 활용하여 단독 방사선 치료그룹, 단독 유산소운동그룹, 유산소운동과 방사선치료를 병행한 그룹으로 구분하여 In vivo 실험을 진행하였다. 마우스용 트레드밀을 활용하여 방사선 처리 전에 유산소운동을 실시하였고 모든 동물실험 일정을 종료 후 마우스에서 종양 조직을 확보하여 폐암 세포 종양 크기의 변화 및 종양세포 내의 세포 사멸 정도를 확인하였다. 또한 유산소운동을 병행하였을 때 종양세포 내의 산소농도 변화 및 활성산소(ROS) 변화를 면역조직화학염색법을 활용하여 분석하였다. 추가적으로 동물모델을 통해 확보한 종양 조직을 이용하여 전사체(NGS)분석을 실시하였다. 이는 유산소운동을 방사선치료와 병행하였을 때 종양세포 내의 재산소화 및 ROS 증대에 미치는 핵심인자를 발굴하기 위함으로 본 연구진은 4개의 핵심인자를 분석하여 제시하였다. 본 연구의 3년차 연구결과는 목표치에 대비하여 연구진행이 많은 부분에서 미미하다. 현재 본 기관의 기관생명윤리위원회에 임상시험 승인을 위한 논의단계에 있으며 유산소운동이 가능한 폐암 환자의 코호트 분류 및 안전한 재활치료의 프로세스 구축에 대한 논의 후 임상시험을 진행하기 위한 단계에 있다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 본 과제의 최종 목적은 폐암 방사선치료 효과의 증대를 위한 병용치료 파트너를 찾기 위함이다. 앞서 언급하였듯이 방사선치료 효과 상승의 근본적인 방법은 저산소성 종양세포 내에 재산소화 과정을 통하여 그 치료효과를 상승함에 있다. 이에 많은 연구진들이 고압산소탱크 및 나노입자를 활용한 종양세포 내의 직접적인 산소 전달을 위한 연구들이 진행되고 있다. 하지만 장비 설치에 많은 비용과 임상 적용에 있어 한계점이 따른다. 본 연구진은 비교적 접근이 용이한 유산소운동을 병행하였을 때 폐암세포 내의 재산소화를 유도하고 이를 통해 방사선치료 효과 상승을 유발할 수 있다는 연구가설을 세우고 동물모델을 통해 이를 검증하고 유산소운동이 방사선치료 효과 상승의 역할 가능성을 제시하였다. 또한 전사체분석을 통하여 치료효과 증대의 핵심인자를 제시하였다. 본 연구진은 연구결과를 바탕으로 추후에 핵심인자를 조절하여 유산소운동과 방사선치료를 병행하였을 때 확실한 치료효과 증대에 대한 검증을 동물모델에서 진행함과 동시에 현재 보류상태에 있는 폐암 환자를 대상으로 임상시험을 진행하기 위하여 노력할 것이다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 조선미
• 주관연구기관 : 인제대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 비세포성폐암;방사선치료;유산소운동;재산소화;전사체분석; 2. Non-small cell lung cancer;Radiotherapy;aerobic exercise;reoxygenation;Transcriptome analysis;

□ 연구개요 - 비만과 지질대사와 관련된 대사증후군에 효과적인 신규 핵내수용체 조절제의 설계 및 합성 - 비만과 지질대사에 관련된 RAR / PPAR / LXR / FXR / RXR에 각각 선택적인 single 조절제 발굴 및 multi-acting 조절제 발굴 - 구조-활성 상관관계를 도출하여 최종적으로 비만과 지질대사와 관련된 신규 대사증후군에 효과적인 예방 및 치료 물질의 도출 및 지적재산권 확보 □ 연구 목표대비 연구결과 1. 신규 화합물 설계 및 합성 - in silico docking 연구를 통하여 핵내수용체에 작용할 수 있는 화합물 구조 설계함. - 설계한 화합물에 대한 효율적인 합성법 개발 및 신규화합물 합성 2. 구조최적화 및 활성검증 - 활성 검증 시스템을 확보하고 이를 바탕으로 합성한 물질에 대한 구조-활성 상관 관계 분석을 통한 구조 최적화 및 활성 검증을 통한 효과적인 유효물질 발굴 - FXR/PPAR/LXR를 표적한 유도체 개발 및 활성이 좋은 화합물을 바탕으로 FXR를 비롯하여 PPAR/RAR/RXR 수용체에 대한 멀티 효능 검증, 약물동태 및 생체이용률 검증을 위한 실험 진행 중 : 최종 연구 목표에서 제시한 신규 핵내수용체 조절제의 설계 및 합성 수행 : 활성 검증을 통한 유효물질 및 구조-활성 상관관계 도출 : 지적재산권 확보를 위한 다수의 특허 출원 및 등록 □ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) - 연구가 종료된 현재도 대사증후군에 적용되는 기존 물질과 차별화되는 새로운 약물 개발이 필요함. - 대사증후군과 연관된 핵내수용체를 치료 표적으로 하여 medical unmet needs가 매우 높고 시장이 큰 대사증후군에 효과적인 신규 약물 후보군을 개발하고자 하였음. - 본 과제를 통하여 NASH의 약물 타겟인 FXR에 작용하는 다양한 화합물을 도출하였고, 다수의 우수한 연구 인력양성에 기여함. - 대한민국에 다양한 특허를 출원 및 등록하였으며, 관련 연구자료를 바탕으로 미국 특허를 출원하여 심사 중임. - 특허등록을 마친 후, 기술이전을 통하여 사업화를 진행하고자 하며, 활성이 좋은 화합물을 이용하여 후속 연구를 진행하고자 함. - NAFLD 및 NASH 치료제 도출을 위한 후보물질 발굴 및 가능성 제시 : 강력한 FXR 효능효과를 지니는 유도체 도출 : 비알콜성 지방간 질환에 미치는 효능평가법 개발에 기여 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 곽재환
• 주관연구기관 : 충북대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 핵내수용체;선택적인 조절제;다양한 활성의 조절제;대사증후군;구조-활성 상관관계; 2. nuclear receptor;selective modulator;multi-acting modulator;metabolic syndrome;structure-activity relationship;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 안광선
• 주관연구기관 : 베스트에너지(주)
• 발행년도 : 20230500
• Keyword : 1. 고분자 필름;방사선차폐;방사성 폐기물;소프트 백;원자력; 2. Polypropylene Film;Radiation Shield;Radiation Waste;Soft Bag;Nuclear，power plant;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 박종복
• 주관연구기관 : 틸스텍
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 전기차;2차전지;방열시트;흑연;구리; 2. electric car;2nd battery;Radiation sheet;Graphite;Cupper;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 이운장
• 주관연구기관 : 오리온이엔씨
• 발행년도 : 20231000
• Keyword : 1. 방사성폐기물;진공복사열;건조기;적외선램프;가스소화; 2. Radioactive Waste;Vacuum radiant heat;Dryer;Infrared lamp;gas fire extinguish;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 이홍연
• 주관연구기관 : 알엠택
• 발행년도 : 20231200
• Keyword : 1. 삼중수소;감마핵종;방사능;원자력시설;안전관리; 2. Tritium;Gamma Nuclide;Radioactivity;Nuclear Facility;Safety Management;

□ 연구개요 우리나라 폐암 CT검진 대상자 선정 기준은 NLST의 대상자 선정 기준과 유사함. 그러나 이 대상자 선정 기준은 ‘나이와 흡연력’ 두 가지만을 고려하는 단순한 기준으로, 개개인을 대상으로 하는 예측모델보다 폐암 발생에 대한 민감도와 특이도가 떨어지며, 다수의 음성 폐암 검진(negative screen)과 위양성 폐암 검진이 발생할 가능성이 있음. 따라서 본 연구는 흉부엑스레이와 임상정보를 이용해 폐암 발생을 높은 정확도로 예측하는 페암 CT검진 대상자 선별 모델의 개발과 검증을 목적으로 함. □ 연구 목표대비 연구결과 1. NLST 폐암 검진 영상 데이터베이스 구축 3천례의 NLST 영상 데이터, 텍스트 데이터를 구조화. 2. 국내 대학병원 폐암 검진 데이터베이스 구축 흉부엑스레이 폐기종 예측모델의 외부 검증을 위해 3개의 데이터셋을 마련하였음. 그 중 1개는 미국 PLCO trial에서 수집된 임상 및 영상 자료이며. 나머지 2개는 국내 대학병원 건강검진센터에서 수집함. 3. 임상정보 기반 폐암 검진 대상자 선별 모델 개발 및 검증 “age, sex, smoking status, pack year, race, family history of lung cancer, past history of malignancy other than lung cancer, body mass index”와 같은 임상 변수들을 input variable로 활용하여 머신러닝 모델을 훈련하고 내부 검증함. 4. 흉부엑스레이 기반 폐기종 예측 모델 개발 및 검증 대학병원에서(single tertiary referral center) 3개월 이내 chest PA와 chest CT(standard radiation dose)를 함께 시행한 환자 약 1000명으로 이뤄진 데이터셋을 구축. CT에서 %LAA-950 (emphysema index) 계산 후, 이를 label로 하는 딥러닝 모델(U-net)을 개발함. CT 기준 10% 이상 폐기종에(ground truth) 대해 AUC 0.95 (95% CI: 0.91, 1.00) 달성. CT 기준 5% 이상 폐기종에 대해 AUC 0.90 (95% CI: 0.85, 0.95) 달성. 5. 임상위험인자와 흉부엑스레이 기반 폐기종 예측 모델 결과를 활용한 통합적 앙상블 모델 개발 폐암 발생 예측모델은 USPSTF 권고안보다 높은 성능을 보임 (AUC, 0.74 vs. 0.57). 특히 비슷한 수준의 특이도에서(48.4% vs. 53.1%) 비교했을 때, 더 높은 민감도를 보임 (80.4% vs. 60.7%). 6. 한국인 폐암 검진 대상자를 활용하여 모델 외부 검증 기개발된 폐 암발생 예측모델을(CXR-LC) 외부 검증함. 현행 검진자 선별안에 모델을 추가로 적용하면 missed lung cancer를 최소화하는 동시에 true-negative screen을 줄여 CT검진의 효율을 높일 수 있음. USPSTF-eligible CT screening candidate 에서 폐암발생 예측모델 기반으로 저위험군을 검진에서 제외할 경우, 0.2%의 missed lung cancer 수준에서 10% 가량의 불필요한 CT검진을 줄일 수 있음(45.1% vs. 35.8%). □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 1. 폐암 CT검진은 대상자의 참여도가 낮은 검진 사업임. 개발된 폐암 발생 예측모델을 병원 EMR/HIS에 통합시켜 폐암 CT검진 대상자를 자동으로 추천할 수 있도록 활용 가능. 2. 한국인 대상의 검진 대상자 예측모델을 활용해 지역사회 검진에 활용. 3. 향후 검진 정책 수립에 예측모델을 활용할 수 있도록 근거 마련. 4. 예측모델에 대한 전향적 연구 수행에 대한 근거 마련. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김형진
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20230200
• Keyword : 1. 인공지능;폐암;흉부엑스레이;폐기종;검진; 2. artificial intelligence;lung cancer;chest radiograph;emphysema;screening;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 The purpose of this work is to develop biodegradable amphiphilic copolymer coacervate-based blood-brain barrier permeable nano-sized delivery carrier for growth factor proteins to counteract aggregation of α-synuclein and track its mechanistic pathways via neuronal imaging. ◼ 전체 내용 • Two types of amphiphilic block copolymers will be synthesized with optimized chain length and functionalities – one of them will have polycation but the other polyanion as polyelectrolyte blocks while the lipophilic block will remain same in both of them. • Synthesized UCNPs of optimized size and brightness will be used as luminescence nano probe to track pathway of protein delivery via long time continuous 3D imaging of live-cell. Near Infra-Red (NIR) radiation will be used as excitation source (e.g., 980 nm, 808 nm, etc.) since they can excite UCNPs, do not damage cells and have high penetration depths. • Growth factor proteins to counteract aggregation of α -synuclein will be loaded on the copolymer (cationic/anionic) functionalized UCNP surfaces and protected from denaturation by the use of counter-ionic copolymer. • Finally, the protein (unmodified) loaded nano carrier(micelle, overall size <300 nm) will be made of dye tagged biodegradable amphiphilic copolymer to permeate BBB through 'transcellular lipophilic pathway'. This will not have any UCNP. • Thus, the final objective of this work is to concurrently and effectively establish both the therapeutic and imaging abilities to counteract aggregation of α-synu clein and track its pathway in neuronal cell which will contribute towards the treatment of Parkinson's Disease (PD). □ 연구개발성과 During this project the followings have been achieved, • Design and synthesis of polymer functionalized nanocarriers of optimized size for efficient uptake into neuroblastoma cells. • Developed a nanocarrier whose surface was modified with a pH-responsive polymer for the protection of therapeutic proteins and efficient delivery to cancer cells. • A technique has been developed to design sub-10 nm size nanoparticles using a rapid, single-pot and cost-effective method and employed for ROS detection in neuronal, kidney, and lung cells. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 The findings obtained through these studies can be used to develop effective nanocarriers for drug delivery to different cells including the neuronal cells across the blood-brain barrier. (source : Summary 2p)

• 연구책임자 : De Ranjit
• 주관연구기관 : 포항공과대학교
• 발행년도 : 20230600
• Keyword :