□ 연구개요 초고선량률 방사선 조사인 FLASH Radiation을 이용, 기존 Conventional 방사선 조사 방식 대비 마우스 심장에 미치는 영향을 조사하여 향후 FLASH 방사선 치료의 인간 대상 임상 시험 적용에의 기반 자료로 삼는다. □ 연구 목표대비 연구결과 C57BL/6 male 마우스를 대상으로 총 3개의 그룹으로 나누어 심장에 방사선 조사를 시행하였다. 대조군 그룹은 총 마우스 생존기간 조사목적으로 관찰하였으며, 나머지 두 그룹은 FLASH 10 Gy, 20 Gy, 30 Gy 조사 군과 Conventional 10 Gy, 20 Gy군으로 관찰하였다. 각 군별 마우스 부검은 6개월, 12개월 그리고 16개월에 시행하였다. 방사선 조사를 받은 심장조직은 기존 치료 방식인 Conventional 군에서 FLASH 군에 비해 전반적으로 통계적으로 유의한 정도 차이의 섬유화가 발생됨이 관찰되었다. 또한 FLASH 방사선 조사 그룹의 경우 마우스 심장 세포가 Conventional 군에 비해 전체적으로 비대해짐을 각종 염색을 통해 확인할 수 있었고 심장 내 혈관 주변조직의 경우도 Conventional 그룹에서 FLASH 그룹에 비해 섬유화가 더 많이 일어난 것을 조직 염색을 통해 확인할 수 있었다. 생존기간 분석에 있어서는 두 그룹의 명확한 차이가 실험 개체수가 적은 관계상 통계적으로 유의하게 드러나지는 않았으나 20 Gy 조사 군에서는 FLASH 군이 Conventional 군에 비하여 더 장기간 생존하는 것이 관찰되었다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구를 통해 마우스 심장에서의 FLASH 방사선 조사가 기존 Conventional 조사 방식 대비 더 적은 섬유화를 일으키는 것을 볼 수 있었다. 또한 20 Gy 이상 고선량 조사군에서는 FLASH 그룹이 더 긴 생존 기간을 보임을 확인하였다. 본 연구 결과는 이후 다양한 소동물 및 중동물의 심장 주변 종양 모델에 대해 FLASH 방사선 치료시 심장 반응에 대한 참고자료로 활용될 수 있으며 궁극적으로 향후 FLASH 방사선 조사의 인간 대상 임상 시험시 안정성에 대한 근거 자료 중 하나로 제시될 수 있다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 전완
• 주관연구기관 : 동남권원자력의학원
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 초고선량률방사선;방사선치료;심장조직손상; 2. FLASH radiation;Radiotherapy;Cardiac tissue damage;

□ 연구개발 목표 및 내용 ■ 최종 목표 Development of large size Zr-based scintillators for radiation detection and double beta decay measurement ■ 전체 내용 Single crystal growth Zr-based scintillation crystal and chloride contained crystals for dual mode gamma/neutron detectors. ■ 1단계 - 목표 Development of large size Zr-based scintillators for radiation detection and double beta decay measurement - 내용 Single crystal growth Zr-based scintillation crystal and chloride contained crystals for dual mode gamma/neutron detectors. □ 연구개발성과 Single crystal growth Zr-based scintillation crystal and chloride contained crystals for dual mode gamma/neutron detectors. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 The detector can be used for neutrinoless double beta decay search of Zr-96 isotope. Pure LaCl3 will be used to measure both gamma and neutron on the Lunar surface by KASI as well as monitoring neutron beam, nuclear physics experiments, nuclear medicine etc. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : PHAN QUOC VUONG
• 주관연구기관 : 경북대학교
• 발행년도 : 20230200
• Keyword : Scintillator;Pulse shape discrimination;neutron spectroscopy;double beta decay;Crystal growth;

1. 연구개발 목표 및 내용 1) 최종목표 및 내용 식도암 진료지침 확립을 위한 다기관 무작위 배정 임상연구 및 유전체 구축 연구 최종 목표 불완전한 표재성 식도암의 치료방침 개선을 위한 내시경적 절제 후 가장 효율적인 추가 치료법 결정. 내시경적 절제 후 얻은 조직을 활용하여 표재성 식도암 유전체 데이터베이스 구축을 하고 방사선항암치료와 관련된 치료 예측 인자(유전자) 발굴을 진행. 더불어 표재성 식도암의 병기결정의 가장 효율적인 임상경로를 수립하고 PET/CT를 이용한 진행성 식도암 치료 전, 후의 예후예측으로 효과적인 치료 결정 알고리듬 제시. 전체 내용 1. 림프절 전이가 없는 표재성 식도암에서 내시경적 절제를 시행 후 최종 병리 결과 완치 기준에도달하지 못한 환자를 연구 대상자로 하여 무작위 배정한 뒤 추가 수술 또는 방사선항암 치료 시행. 3년 생존율을 일차목표로 하여 방사선항암치료가 수술에 비해 비열등함을 검증. 2. 1세부 연구 참가자의 내시경적 절제술로 제거된 식도암 조직 100례를 얻어 whole exome sequencing 시행, 표재성 식도암 유전체 데이터베이스 구축. 방사선항암치료 후 재발된 환자의 식도암 유전자 분석 결과를 재발되지 않은 군의 유전자 결과와 비교하여 재발과 관련된 유전자 확인. 3. 표재성 식도암에서 PET/CT의 역할과 필요성 평가. T1/T2 식도암 병기결정에서 PET/CT의 필요성 확인 및 예후에 미치는 영향 평가. 진행성 식도암의 수술 전 방사선항암치료 또는 확정치료 중간 평가에서의 PET/CT 역할 확인. (연구개발과제1) 표재성 식도암 내시경적 절제 후 추가 수술과 방사선항암치료의 무작위대조연구 최종 목표 최근 내시경 기술의 발전과 screening 내시경 영향으로 표재성 식도암의 발견 빈도가 늘고 있으나 시술 전 평가를 통해 종양의 침범 깊이를 예측하기가 어려워 불필요하게 수술을 받기도 하고 내시경적 절제 후 추가 치료가 필요한 경우가 자주 발생함. 하지만 아직 표재성 식도암에서의 치료방침이 정립되어 있지 않아 본 연구는 내시경적 절제 후 완치에 도달하지 못한 표재성 식도암에서의 치료 가이드라인 근거 창출을 위해 추가 수술과 방사선항암치료를 비교 분석하고자 함. 전체 내용 1. 림프절 전이가 없는 표재성 식도암에서 내시경적 절제를 시행 후 최종 병리 결과 T1b(점막하 침범) 또는 lympho-vascular 침범이 있는 경우를 연구 대상으로 함. 2. 흉부 식도 또는 위식도접합부 편평상피암을 선정 기준으로 하고 재발성 식도암이거나 기저질환이나 임신 등의 이유로 방사선항암치료나 수술을 받을 수 없는 경우를 제외 기준으로 하여 최종 연구 참여자를 무작위 배정한 뒤 수술(Ivor-Lewis 수술 또는 McKeown 수술) 또는 방사선항암치료(5-FU 4000mg/m2/day on days 1-4 and 22-25 and CDDP 60mg/m2/day on day 1 and 22, radiation dose 50Gy/25Fr, 5 days/week) 시행. 3. 각 군 당 목표 대상자 수는 94명이며 3년 생존율을 일차목표로 하여 Kaplan-Meier curve를 구하고 log-rank test로 비교. 이차목표로 1년/2년 생존율, 1년/2년/3년 무재발생존율, 1년/2년/3년 삶의 질(SF-36, EQ-5D), 시술관련 합병증평가를 시행하고 log-rank test, unpaired t-test 또는 Mann-Whitney U test, Pearson’s χ2 test 또는 Fisher’s exact test를 이용하여 두 군간 비교. (연구개발과제2) 표재성 식도암 유전체 데이터베이스 구축 최종 목표 서구 식도암과 조직학적으로 분명히 다른 국내 식도암에 대한, 독립적인 유전체 데이터베이스의 구축이 절실한 상황임. 본 연구를 통하여 1) 표재성 식도암 유전체 데이터베이스를 구축하고, 2) 본 연구와 병행하여 구축 중인 국소 진행성 식도암의 유전체 데이터베이스와 비교하여, 표재성 식도암의 유전학적 특징을 밝히며, 3) 제1세부과제에서 확인된 환자 재발 결과와 연계 분석하여, 방사선항암치료와 관련된 치료 예측 인자 (유전자) 발굴이 목표임 전체 내용 1. 표재성 식도암 유전체 데이터베이스 구축 (1) 식도 내시경 초음파를 통해 표재성 식도암 진단된 환자가 대상임. (2) 내시경적 절제술 시행 전 내시경적 조직검사를 통하여 충분한 신선 조직(fresh tissue)를 얻음. (3) 성공적으로 얻어진 100례의 표재성 식도암 조직에 대하여 whole exome sequencing/whole transcriptome sequencing을 진행하여 유전체 데이터베이스 구축 2, 국소 진행성 식도암 유전체 데이터베이스와 비교 분석 (1) 병기가 다른 식도암의 유전체 데이터를 비교하여서, 병기에 따른 유전자의 변이도 함께 진행하는 지 확인하고자 함. 3. 방사선항암치료의 치료 결과 예측 인자(유전자) 발굴 (1) 제1세부과제에서 방사선항암치료 후 재발된 환자의 식도암 유전자 분석 결과를 재발되지 않은 군의 유전자 결과와 비교하여 재발과 관련된 유전자 확인. (연구개발과제3) 식도암의 조기 발견과 병기결정 그리고 예후 예측 최종 목표 식도암의 조기 발견과 병기결정 그리고 예후예측을 위해 1) 영상을 이용한 조기 식도암 발견법을 개발 평가하고, 2) 병기결정이 환자 예후에 미치는 영향을 알아보며, 3) PET/CT를 이용한 tumor와 림프절 혹은 전신 전이를 포함한 종양 volume 평가가 환자 치료 후 예후에 미치는 영향이 단순한 PET에서의 원발종양의 maximum standardized uptake value(SUVmax)을 측정하는 것과 얼마나 다른지를 알아본다. 전체 내용 1. 식도암의 T stage와 PET/CT와의 상관관계, 특히 표재성 식도암에서 PET/CT의 역할과 필요성을 알아본다. 2. T1/T2 식도암의 N staging에서 PET/CT의 정확성을 보고 PET/CT N- 식도암 중 최종 병리 N stage에 따른 예후 차이를 알아본다. 3. 수술이 불가능한 진행성 식도암에서 volume-based metabolic volume(metabolic tumor volume[MTV], total lesion glycolysis[TLG]) 측정과 primary tumor의 maximum Standardized Uptake Value(SUVmax)만 측정하는 경우 예후예측의 차이를 알아본다. 4. 수술 전 방사선항암치료 효과판정 혹은 진행된 식도암에서 확정치료(definitive therapy) 중간 평가에서의 PET/CT의 역할을 알아본다. 2) 단계별 목표 및 내용 <1단계> 식도암 진료지침 확립을 위한 다기관 무작위 배정 임상연구 및 유전체 구축 연구 최종 목표 1. 다기관 다학제 무작위대조실험연구(RCT) 인프라 구축 및 90명 이상 연구대상자 등록 다기관 다학제 RCT의 안정적 수행 2. 표재성 (T1)/진행성 (T2-4) 식도암 조직의 확보. 엑솜체, 전사체 분석을 통한 표재성 식도암의 유전체 분석. 3. 식도암 관련 다양한 영상, 임상, 병리 정보를 포함하는 식도암 영상 net 개발과 입력 다양한 영상을 고려한 식도암 및 병기결정 임상 경로개발 전체 내용 1. 림프절 전이가 없는 표재성 식도암에서 내시경적 절제를 시행 후 최종 병리 결과 완치 기준에도달하지 못한 환자를 연구 대상자로 하여 무작위 배정한 뒤 추가 수술 또는 방사선항암 치료 시행. 3년 생존율을 일차목표로 하여 방사선항암치료가 수술에 비해 비열등함을 검증하는 다기관 다학제 무작위대조실험연구(RCT)를 개시. 연구 개시를 위한 다기관 다학제 컨소시엄 구축 및 다기관 IRB승인, eCRF 개발. 연구 참여자 등록 및 무작위배정에 따른 치료 시행. 2. 1세부 연구 참가자의 내시경적 절제술로 제거된 식도암 조직 100례를 얻어 whole exome sequencing 시행, 표재성 식도암 유전체 데이터베이스 구축. 방사선항암치료 후 재발된 환자의 식도암 유전자 분석 결과를 재발되지 않은 군의 유전자 결과와 비교하여 재발과 관련된 유전자 확인. 3. 표재성 식도암에서 PET/CT의 역할과 필요성 평가. T1/T2 식도암 병기결정에서 PET/CT의 필요성 확인 및 예후에 미치는 영향 평가. 진행성 식도암의 수술 전 방사선항암치료 또는 확정치료 중간 평가에서의 PET/CT 역할 확인. (연구개발과제1) 표재성 식도암 내시경적 절제 후 추가 수술과 방사선항암치료의 무작위대조연구 최종 목표 다기관 다학제 무작위배정 대조실험연구(RCT) 인프라 구축 및 연구 개시 - 다기관 IRB 승인 및 프로토콜 관리 - eCRF 개발 (eVelos system) - 다기관 다학제 무작위배정 대조실험연구(RCT) 의 대상자 선별 및 등록 flow 수립 - 무작위 배정 결과에 따라 시행항 수술 또는 방사선항암치료의 기관별 표준화 - 연구 참여자의 의학적 관리와 정기적 추적관찰을 통한 연구대상자 안전성 관리와 질 관리 전체 내용 - 다기관 다학제 컨소시엄 구축 - 프로토콜 개발 및 eCRF 개발 - 프로토콜 다기관 협의, clinical practice 의 다기관 표준화 - 무작위배정 대조실험연구(RCT)의 연구 대상자 선별 및 등록 - 무작위배정 결과에 따른 치료 수행과 의학적 관리 - 연구대상자 추적관찰 및 Safefy 관리 - 연구의 질 향상을 위한 노력(목표 등록환자수 상향조정, ESD 활성화와 등록 활성화를 위한 노력, 참여기관 확대) (연구개발과제2) 표재성 식도암 유전체 데이터베이스 구축 최종 목표 표재성 (T1)/진행성 (T2-4) 식도암 조직의 확보. 엑솜체, 전사체 분석을 통한 표재성 식도암의 유전체 분석. 표재성 식도암과 국소 진행성 식도암의 유전체 데이터베이스와 비교 분석하여, 표재성 식도암의 유전학적 특징의 차이 규명 전체 내용 표재성 (T1)/진행성 (T2-4) 식도암 조직의 확보와 유전체 분석의 적합성을 평가함. 이와 동시에 여러 분석 방법의 엑솜체, 전사체 분석을 시도하여, 어떤 분석 방법이 본 연구에서 활용할 지 타당성을 측정함. 엑솜체, 전사체 분석 결과를 이용하여 다방면으로 두 군간의 차이를 확인 (연구개발과제3) 식도암의 조기 발견과 병기결정 그리고 예후 예측 최종 목표 식도암 관련 다양한 영상, 임상, 병리 정보를 포함하는 식도암 영상 net 개발과 입력 진행 및 병기결정 임상 경로개발 및 영상 net 개발과 입력 진행 및 FDG PET/CT의 volume-based metabolic parameters 측정의 중요성 평가, 식도암 FDG PET/CT 영상 기반 데이터베이스 구축 시작 전체 내용 ○ 식도암 관련 다양한 영상, 임상, 병리 정보를 포함하는 식도암 영상 net 개발과 입력 진행 ○ 다양한 영상을 고려한 식도암 및 병기결정 임상 경로개발 ○ 식도암 FDG PET/CT 영상 기반 데이터베이스 구축 시작 ○ 식도암 PET/CT의 volume-based metabolic parameters 측정의 중요성 평가 <2단계> 식도암 진료지침 확립을 위한 다기관 무작위 배정 임상연구 및 유전체 구축 연구 최종 목표 1. 무작위대조연구 대상자 등록 완료 및 다기관 다학제 RCT의 안정적 수행. 2. 표재성 식도암 조직 유전자 분석 완료 및 식도암 유전체 데이터 베이스 구축. 3. 식도암 영상 net 입력 진행 및 술 후, 술 전 PET/CT 영상소견과 예후 예측 평가. 전체 내용 1. 연구 대상자 지속적 선별 및 등록을 하고 무작위 배정 결과에 따라 치료를 수행. 프로토콜에 따라 추적관찰을 하고, 필요한 의학적 관리를 수행. 2. 식도암 조직 확보 및 유전자 분석 진행. 표재성/진행성 식도암 유전체 데이터베이스 구축. 3. 식도암 영상 portal 형성과 입력 진행. 술후, 술 전 PET/CT 영상소견과 병리검사, 치료효과와의 상관관계 분석. (연구개발과제1) 표재성 식도암 내시경적 절제 후 추가 수술과 방사선항암치료의 무작위대조연구 최종 목표 다기관 무작위대조연구(RCT)의 대상자 등록 완료 및 임상시험의 안정적 수행 - 다기관 표준화 - 다기관 다학제 진료체계 유지 및 관리를 통한 프로토콜 관리 - 다기관 임상시험에 대한 모니터링 체계 구축 및 SAE, 프로토콜 위반 등의 질 관리 - eCRF 개발 및 자료 이관 (MyTrial) 전체 내용 다기관 다학제 무작위배정 대조실험연구(RCT) 수행 - 다기관 다학제 무작위배정 대조실험연구(RCT) 의 대상자 선별 및 등록 (95% 등록 완료) - 무작위 배정 결과에 따른 치료 수행과 의학적 관리 - 연구대상자 추적관찰 및 Safefy 관리 - 연구대상자의 문제 해결을 위한 다기관 다학제 협의체 운영 - 국립암센터의 eVelos 계약종료에 따라 eCRF 를 MyTrial 로 다시 개발 및 자료 이관 - 연구의 질 향상위한 노력(ESD 활성화와 등록 활성화를 위한 노력, 참여기관 확대) (연구개발과제2) 표재성 식도암 유전체 데이터베이스 구축 최종 목표 표재성 (T1) 식도암 조직의 확보 완료. 표재성 (T1) 식도암 유전체 분석의 완료. 표재성 (T1)/진행성 (T2-4) 식도암의 유전체 특징의 비교 분석을 통한, 표재성 식도암 유전체 특징 규명. 전사체 클러스터링을 통한 식도암에서의 예후 인자 분석 전체 내용 총 75례의 표재성 식도암과 총 28례의 진행성 식도암의 확보와 유전체 분석을 완료함. 엑솜체 분석 결과, 진행성 식도암에서 특징적인 일부 변이 패턴들이 관찰됨 (Notch pathway 및 PI3K pathway의 SNV/indel이 더욱 빈번함. CNV 상 1q gain/ 3p, 9p, 9q, 11p loss 는 드물었음.) 전사체 분석 결과, 진행성 식도암에서 cell-cycle activation 정도는 감소하고, EMT 및 종양괴사 반응 등이 증가하였음. 하지만 immune cell infiltration 및 면역 회피 기전은 T-stage에 관계 없이 주로 독립적으로 나타났음. T-stage 별 특징에 기반하여 새로운 전사체 클러스터 분류법을 제안하고 survival 분석 등으로 임상적 의미를 검증 하였음 (연구개발과제3) 식도암의 조기 발견과 병기결정 그리고 예후예측 최종 목표 식도암 영상 net 입력 진행 및 PET/CT volume-based metabolic parameters 측정의 중요성 평가 및 식도암 영상 net 입력 진행 및 유지보수 및 수술 후, 수술 전 PET/CT 영상소견과 병리검사, 치료효과와의 상관관계 분석, 식도암 FDG PET/CT 영상 기반 데이터베이스 구축 완료 전체 내용 ○ 식도암 영상 net 데이타 입력 완료 및 유지 보수 ○ 식도암 FDG PET/CT 영상 기반 데이터베이스 구축 완료 FDG PET/CT를 이용한 다양한 원발암의 대사(Metabolic) 및 부피(Volume)와 연관된 예후인자 연구 ○ FDG-PET/CT를 이용한 수술전 항암방사선요법을 시행한 후 수술을 진행한 환자에서의 예후인자 연구 ○ 식도암 병기 AJCC 8판에 근거한 FDG PET/CT의 예후 예측능 재평가 3) 연구개발 성과 및 기대효과 식도암 진료지침 확립을 위한 다기관 무작위 배정 임상연구 및 유전체 구축 연구 연구개발성과 활용계획 및 기대효과 1. 표재성 식도암에서 새로운 치료가이드라인을 정립할 수 있는 근거 창출 2. 유전체적 분석을 통한 표재성 식도암 치료의 precision medicine 방법 모색 3. 식도암 FDG PET/CT 영상 기반 Big data 구축 및 병기결정/예후예측에 대한 필요성과 유용성 평가 1. 표재성 식도암에서의 새로운 치료 가이드라인을 정립 2. 표재성 식도암의 유전체 데이터베이스 구축 및 방사선항암치료에 대한 유전적 예측인자 구명. 3. 식도암 병기결정에서의 최적의 임상경로(clinical pathway) 개발 및 진행성 식도암에서 PET/CT를 활용한 환자 치료방침 제공과 예후예측 법 제시. (연구개발과제1) 표재성 식도암 내시경 적 절제 후 추가 수술과 방사선항암치료의 무작위대조연구 연구개발성과 활용계획 및 기대효과 1. 림프절 전이가 없는 표재성 식도암에서 내시경적 절제술을 시행한 뒤 점막하 침범 또는 lympho-vascular 침범이 있어서 추가 치료가 필요할 때, 방사선항암치료가 생존율 측면에서 수술에 비해 비열등 함을 확인하여 새로운 치료 가이드라인을 정립할 수 있음. 2. 수술이 필요한 표재성 식도암 환자에서 방사선항암치료를 시행하고 수술과 비교 분석하여 그 치료 성적을 확인함으로써 대표적 비수술적 치료법인 방사선항암치료의 예후를 결정할 수 있음. 3. 방사선항암치료를 받은 표재성 식도암 환자의 불량한 치료 성적과 연관되는 요인을 찾아내어 수술적 치료의 필수 적응증으로 활용할 수 있겠음. 4. 한국형 다기관 다학제 연구의 모델 제시1. 표재성 식도암에서의 치료 가이드라인을 정립할 수 있는 근거창출. 2. 수술이 어렵거나 수술을 원하지 않는 표재성 식도암 환자에게 비수술적 치료를 제공할 수 있는 근거마련 및 예후예측 가능. 3. 방사선항암치료 후 재발한 경우 요인분석을 통해 표재성 식도암에서 수술적 치료의 적응증에 대한 근거마련. (연구개발과제2) 표재성 식도암 유전체 데이터베이스 구축 연구개발성과 활용계획 및 기대효과 1. 세계 최초로 표재성 편평상피식도암의 유전체 데이터베이스 구축을 통해, 관련 연구기반 확보 2. 표재성 식도암에 대한 genomic evolution 확인을 통해 병기에 따른 precision medicine에 대한 근거 마련 3. 기존에 알려진 여러 암종에서의 표적치료제가 식도암 치료에 적용될 수 있는지 가능성 확인 4. 방사선항암치료 후 재발하는 군의 유전체 패턴 분석으로 추가 수술 전략을 시행할 수 있는 효과적인 치료법 개발의 토대 마련1. 세계 최초로 표재성 편평상피식도암의 유전체 데이터베이스 구축 2. 진행성 식도암에 비해, 표재성 식도암의 특이 유전체 데이터베이스 확인 및 암의 병기별 진행에 따른 유전체의 변화 확인 3. 식도암에 대한 표적치료제의 연구 및 개발에 연계될 가능성 확인 4. 동시방사선 항암치료에 민감한 유전체 유형 선별 (연구개발과제3) 식도암의 조기 발견과 병기결정 그리고 예후 예측 연구개발성과 활용계획 및 기대효과 1. 식도암 FDG PET/CT 영상 기반 데이터베이스를 구축하여 영상과 암 유전자, 치료와 치료 효과, 예후예측에 대한 Big data수집 2. 식도암 병기결정 및 예후 예측에 있어서 PET/CT의 필요성 제시 및 유용성 평가, 이에 따른 식도암 환자에서 치료 및 감시(Surveillance)에서의 임상경로(Clinical pathway) 제시1. 식도암 병기결정에서의 임상경로(clinical pathway) 개발. 2. 식도암 병기결정에서 PET/CT의 필요성 확인 및 예후에 미치는 영향 평가. 3. 진행성 식도암에서 PET/CT 활용 예후예측으로 술 후 혹은 술 전 강화치료(consolidation treatment) 혹은 전환치료(switch)의 조기 결정 알고리듬 제시. 4. 영상, 암 유전자, 치료와 치료효과, 예후에 대한 portal 형성/Global big data 선점화 (출처 : 요약문 3p)

• 연구책임자 : 김홍관
• 주관연구기관 : 성균관대학교
• 발행년도 : 20230400
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연구개발 목표 및 내용 최종 목표 SPMs의 FPR2/ALX 매개로 한 방사선 폐질환 치료 신약 후보 물질 도출 전체 내용 FPR2-SPMs 방사선 폐렴 및 섬유화 억제 신약후보물질 도출 및 FPR2/ALX silencing system 기반 억제 기전 규명 1단계 (해당 시 작성) 목표 SPMs(LXA,RvD1, Protectins, Maresins)의 방사선폐섬유화 모델(세포/마우스)에서의 염증종결 및 폐섬유화 억제효과 스크리닝 및 유전자 분석을 통한 폐염증 종결 인자 발굴 내용 ■ 방사선폐섬유화 모델(세포/마우스)에서 SPMs으로 염증종결 및 폐섬유화 효능 screening. ■ 방사선유도폐섬유화조직의 유전자 분석을 통한 방사선 치료 후 폐섬유화 예후 및 예측인자 발굴 ■ FPR2 KO mouse 구축 2단계 (해당 시 작성) 목표 in vitro/in vivo FPR2/ALX silencing system을 이용한 방사선폐섬유화 모델에서 염증종결과 퍠섬유화 억제 기전 규명 내용 ■ FPR2 cell-based assay (FPR2 Knock down cell) 제작, FPR2에 의한 방사선폐렴 및 섬유화 억제 기전 연구 ■ Wild type 및 FPR2/ALX KO mouse의 방사선폐렴 및 섬유화 억제 기전 연구 3단계 (해당 시 작성) 목표 방사선 폐섬유화 환자샘플을 이용한 FPR2/ALX발현 및 FPR2-SPMs관련 폐섬유화 조절 인자의 임상적 유용성 평가 내용 ■ 방사선 폐섬유화 환자샘플을 이용한 FPR2/ALX발현 확인 ■ FPR2-SPMs관련 폐섬유화 조절 인자의 임상적 유용성 평가 연구개발성과 전문학술지 논문게재 논문1편, 학술대회 발표 2건 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 · 방사선 폐질환 동물모델에서 폐렴 및 폐섬유와 억제 조절인자의 발굴을 바탕으로 하여 방사선폐섬유화 신약개발에 기여할 수 있고, 방사선 치료 부작용 제어 제뿐만 아니라 방사선 피폭과 같은 방사선 피폭 보호제 개발의 기반기술로도 활용되어질 수 있음. · 연구결과는 실제 임상에서 폐암치료 시 고려되는 요인들을 반영할 수 있는 시스템이므로 향 후 임상연구 진행에 있어서도 참고자료로 활용 가능함. · 실제 임상 방사선 치료기법을 반영하는 소동물 모델은 섬유화질환, 특히 방사선유도 섬유화 질환과 관련된 산업 분야 원천기술의 확대로 인한 기술적 파급효과가 클 것으로 예상됨. · 그 외에도 최근 들어 환경오염 및 바이러스 감염 문제가 심각하게 대두되고 있는 현시점에서 미세먼지 및 코로나 바이러스 감염 등 사회 환경적 요인에 의한 급격한 폐질환 및 폐섬유증 증가에 대한 사회적 대비책으로도 적응증 확대 가능성 높음. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김현진
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20230200
• Keyword : 1. 방사선 유도 폐질환;폐렴;폐섬유화; 2. Specialized pro-resolving mediators(SPMs);Radiation-induced lung injury;Pneumonia;Pulmonary fibrosis;Formyl peptide receptor 2(FPR2/ALX);

연구개요 Initial goals of the research project were planned as follows: ⦁ to study the heavy particle properties in different environments (dense, external magnetic field, etc); ⦁ to study the properties of nuclear matter, neutron stars and strange stars; ⦁ the understanding the non-perturbative structure of the charmonium and heavy-light quark systems. 연구 목표대비 연구결과 During the research period we have obtained the following results: ⦁ We studied SU(3) non-heavy and single-heavy baryon properties in isospin symmetric, isospin asymmetric and strangeness mixed environments. In particular, a single-heavy baryon properties we studied in two different (a model dependent and the model independent) ways. In addition to planned tasks we also studied the nucleon mechanical properties in nuclear matter. ⦁ We also studied the ordinary nuclear (the isospin symmetric and asymmetric) matter properties and the strangeness mixed matter properties. The applications to the neutron and strange stars has been performed. ⦁ We calculated the heavy quark correlators with the perturbative corrections in the instanton liquid model of QCD vacuum. We also analysed the main features of heavy-light quark systems in the instanton generated background by considering the pion emissions by exited heavy quarkonium. We calculated the color-octet heavy-quark potential in instanton liquid model and studied the instanton effects on the electromagnetic transions of charmonium. We also performed tests of the phenomenological nonrelativistic charmonium potential. On a basis of performed tasks we had 8 publications in scientific SCI journals and made presentations during the conferences and workshops. Some of the publications are at the stage of preparation and submission. In general, the research process gone smoothly according to the initially planned schedule of the tasks. 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) The benefits of our studies can be realized in the following ways: ⦁ The results of our studies of the properties of heavy baryons in nuclear matter will be useful for understanding the experimental data coming out from the Large Hadron Collider and the relativistic heavy ion collision experiments. ⦁ The results of our studies of nuclear matter studies will be useful for understanding the phenomena taking place during the collision experiments, for understanding the structure of compact stellar objects, for understanding the properties of atomic nuclei and rare isotopes. ⦁ The results of our instanton liquid model studies will be useful for understanding the origin of the phenomenological heavy quark potential parameters, for understanding the fine structure of the quarkonium spectrum and its transition modes due to electromagnetic and strong interactions. (source : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : Yakhshiev Ulugbek
• 주관연구기관 : 인하대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 무거운 중입자;핵물질;강한 양자색소역학;중성자별;기묘한 물질; 2. Heavy hadrons;Nuclear matter;Strong QCD;Neutron star;Strange matter;

□ 연구개요 방사선은 면역-종양미세환경을 변화시키는 것으로 알려져 있다. 방사선 조사후 종양부위는 저산소화가 진행되고 저산소화된 암세포는 방사선에 저항성을 갖고 있다. 또한 방사선이후 neoantigen을 증가시켜 이후 면역관문억제제 사용시 효과가 증대될 것으로 기대하고 있다. 본 연구에서는 전통적인 종양조직의 획득을 통한 단백질의 면역형광화학염색, 채혈을 통한 일반혈액검사, 단백질표지자, 그리고 CT, MRI 같은 영상 검사의 소견이 환자의 치료반응정도, 재발, 생존과의 연관성이 있는지를 살펴보고 특정유전자와의 연관성을 살펴보고 이러한 마커들을 전통적인 통계학적인 방법 뿐 아니라 딥러닝을 이용하여 연관성이 있는지를 알아보고 자 하였다. □ 연구 목표대비 연구결과 1. 영상학적 마커와 혈액마커의 비교: 두 방법의 상관정도를 알아보았고, 비교해 보았음. 둘을 더하는 것은 영상학적 마커만 획득하는 것에 큰 이득이 없음. 2. 종양구획화를 하지 않고 반응성 예측: 구획화없이 MRI영상을 그림으로 인식 하여 기계학습을 하였고 인간전문가보다 우월함을 관찰하였다. 3. 영상소견으로 특정유전자 돌연변이 예측: 방사선치료 계획용 CT를 이용하여 기존의 CTV를 라벨링으로 사용하였고 기계학습과 라디오믹스 분석을 하였고, 어 느 정도는 예측할 수 있었음을 확인하였다. 4. 수술후 hypoxia마커의 발현이 2-3기 직장암 환자의 재발과 연관이 있는지: GLUT-1 면역형광화학염색을 방사선치료 전 조직검사 검체에서 시행하고, 치료 이후 수술로 절제된 검체에서 시행하고, 이것과 재발유무를 알아봄. 5. 기존의 MRI영상의 extramural vascular invasion와 혈액 종양마커인 CEA를 이용하여 이른 전이가 발생할 확률을 예측하였다. 6. 수술후 RT받는 NSCLC환자에서 lymphocyte, albumin의 예후와의 연관성: 97명의 환자에서 단변랑, 다변량 분석을 한 결과 재발과는 무관하였으나, 림프구, 알부민이 낮지 않으면 더 오래 사는 것을 확인하였다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 항암치료와 달리 방사선치료는 특정한 타겟에 선택적으로 영향을 미치지 않고 전반적으로 영향을 주는 것으로 그동안 보여왔다. 그러나 그것이 정말로 그러한 것인지 인간이타겟을 발견하지 못하여서 그런 것인지는 알 수 없다. 또한 수 많은 연구자들이 궁극적인 타겟인 유전자나 단백질을 찾아내려고 노력하였으나, 어떠한 타겟도 재현이 되어 입증된 것이 없다. 따라서 본 연구와 같이 현실적으로 적용가능한 실험을 통해 방사선에 대한 반응성을 예측하는 것이 타당하고 실제 환자와 의사들에게 도움이 되고 적용이 될 수 있는 방법이라고 생각한다. 아직까지는 요원한 일이겠으나 범용성을 갖게 된다면, 다른 연구자들도 조직기반 또는 혈액기반 면역학적 마커들의 변화를 실제로 확인해보고, 치료 전 또는 후 영상을 통해 라디오믹스나 딥러닝으로 이 마커들과의 상관관계를 간접적으로 예측하거나, 바로 예후를 예측할 수 있다면 조금 더 개인별 맞춤치료가 가능해질 수도 있다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 송창훈
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 직장암;종양미세환경;방사선치료;바이오마커;저산소증; 2. rectal cancer;tumor microenvironment;radiation therapy;biomarker;hypoxia;

연구개요 본 연구에서는 핵포화밀도를 기준으로 이 보다 낮은 밀도에서부터 훨씬 높은 밀도에 이르는 폭 넓은 밀도 영역에 대해 핵대칭에너지를 정확하게 결정하는 방법을 모색한다. 이같은 탐색으로부터 정한 방법을 통해 핵대칭에너지의 밀도에 대한 변화가 가지는 불확실성의 범위를 제시한다. 새롭게 결정한 핵대칭에너지를 다양한 현상에 적용하여 앞서 결정된 핵대칭에너지의 적합성을 검증하고 이로부터 불확실성의 추가 제한 가능성을 모색한다. 연구 목표대비 연구결과 · 핵대칭에너지의 불확실 범위 결정 1. Korea-IBS-Daegu-SKKU (KIDS) 밀도범함수이론을 이용하여 핵대칭에너지의 밀도에 대한 변화를 결정하는 J, L, Ksym 등의 상수 범위 결정 2. 기존의 문헌에서 제시되는 J, L, Ksym의 범위는 30-35 MeV, 40-76 MeV, -760 ~ -170 MeV였으나 KIDS에 원자핵 데이터와 중성자별 관측 자료를 이용하여 결정한 범위는 J=30.0-31.5 MeV, L=44-55 MeV, Ksym=-130 ~ -50 MeV로서 기존의 불확실성을 대폭 줄이는 성과를 얻음. · 핵자의 핵물질 내 유효질량과 핵대칭에너지의 불확실성이 다양한 현상에 미치는 영향에 대한 조사 1. 중성자별과 J, L, Ksym의 상관 관계를 조사하여 중성자별의 정밀 관측이 핵대칭 에너지의 불확실성 축소에 미치는 영향에 대한 체계적인 이해 수립 2. 양성자 방울선에서 중성자 방울선에 이르는 원자핵의 주요 특성 (결합 에너지, 반경, 변형도 등)을 계산하여 중성자 초과잉 핵의 변형도, 중성자 방울선의 위치 등이 핵대칭에너지의 J, L, Ksym 값에 따라 뚜렷하게 달라지는 결과를 얻음. 3. KIDS 모형을 기반으로 하여 람다 하이퍼론의 핵물질 내 상호작용을 결정하고 핵대칭에너지가 상호작용의 형태에 미치는 영향을 분석 4. 경입자-원자핵 준탄성산란 문제에 KIDS 모형을 적용하여 핵자의 유효질량과 핵대칭에너지가 산란단면적에 미치는 영향을 연구: 유효질량의 값에 따라 산란단면적이 현저한 차이가 나타남을 보였고 전자 산란, 중성미자 산란 모두에서 자유 상태 핵자의 질량과 유사한 유효질량일 때 실험과 잘 일치함을 보임 5. KIDS 모형을 이용하여 중성자별 내부에서 중성미자와 핵자의 산란단면적과 평균 자유거리(mean free path)를 계산하여 핵자의 유효질량과 핵대칭에너지의 효과를 연구함. 유효질량, 핵대칭에너지의 밀도 의존성 모두 평균자유거리에 매우 중요한 역할을 하는 결과를 얻었으며 이 결과는 중성자별의 냉각 속도, 초신성 폭발에서 중성미자의 역할을 다시 조사해야 할 필요성을 제기함. 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) · KIDS 모형을 이용한 국내 독자 개발 질량 모형 구축 · 중성자 과잉핵의 특성 측정과 핵반응 실험에 적용: 중이온가속기 RAON을 활용하는 연구 주제 발굴 · 기묘도를 포함하는 SU(3) flavor 공간에 대한 이론적 체계 구축: J-PARC 등의 시설에서 계획하는 hypernuclear physics experiment에 신속하게 대응 · 중성미자-원자핵 결맞음 탄성산란 (coherent elastic neutrion-nucleus scattering)의 이론적 접근: 국내에서 추진 중인 NEON 실험에 활용 · 유효질량, 핵대칭에너지의 불확실성이 초신성 폭발에 미치는 영향을 면밀하게 고찰하는 문제에 적용 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 현창호
• 주관연구기관 : 대구대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 핵대칭에너지;밀도범함수 이론;중성자 과잉 희귀 동위원소;중이온 충돌; 2. Nuclear symmetry energy;Energy density functional theory;Neutron-rich rare isotope;Heavy ion collsion;

□ 연구개요 본 연구는 강한(≥1Mv/cm) 테라헤르츠 파(THz-ray)를 발진하고 샘플에 대한 고해상도 2D 이미지(raster scaned image)를 획득하기 위한 고비용 비파괴 광실험 시스템을 구축없이 상용화된 테라헤르츠파 (THz-ray) 발진기(제품명:Sub-THz source, IMPATT didode, 0.14THz) 및 테라헤르츠 이미지 카메라(제품명 : TERA-1024, 최적주파수 0.14THz)를 사용하여 상온에 은닉된 금속 및 비금속성 물질의 이미지를 기반으로 AI 기술을 접목하여 타겟을 식별하는 실시간 비파괴 탐지기술에 대한 기초 연구이다. □ 연구 목표대비 연구결과 최초 연구목표대비 연구목표를 달성했을 뿐만 아니라 금속표면의 나노 구조물의 정확도 등을 광학적으로 인증할 수 있는 딥러닝 기술을 확대 적용하는 등의 연구성과를 달성하였다. ① Sub THz-ray 발진 및 측정할 수 있는 최적화된 광학적 실험장치를 설계(상온에서 THz-ray 손실을 최소화)하였고 ② 다양한 표적에 THz 이미지 획득을 위해 2D raster scanning 대신 실시간 탐지가 가능하도록 전체 THz 이미지를 확보할 수 있는 측정 실험 체계(transmission 또는 reflection)를 구성하였다. ③ 인공지능 인식기법을 활용·적용한 다양한 이미지 데이터 중 표적 특정화가 가능한 탐지 기술을 연구하였다. 이러한 기초 연구기술을 기반으로 ④ 펨토초 레이저(펄스폭, 33.6fs)를 활용한여 스테인레스 금속 표면의 주기 구조(670nm)를 생성하고 그 주기적인 이미지 특징(주기 구조의 정밀도와 방향)을 딥러닝 알고리즘을 통해 인증하는 기술로 확대하였다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 기초 연구가 실용화 단계로 연구개발이 진행되어 지속발전(소형화등)된다면 군사분계선 지역의 매설지뢰(목함지뢰, 플라스틱계열 지뢰) 탐지·개척과 테러단체의 위협(은닉 휴대 급조폭발물·총기류 등)으로부터, 대한민국 국민의 생명과 재산을 보호하고 잠재적 국익손실을 원천적으로 차단할 수 있을 것이다. 또한, 4차 산업혁명 시대 및 빅데이터 시대에 걸맞는 민간 관련 연구개발의 융합기술 촉진뿐만 아니라 국방혁신4.0 정책에 등에 기여(부합)할 것으로 기대한다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이병학
• 주관연구기관 : 육군사관학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 테라헤르츠 복사선;인공지능;비파괴 탐지;실시간 탐지; 2. Terahertz radiation;Artificial intelligence;Non-destructive detection;Real time detection;

□ 연구개요 췌장형성이 억제된 PDX1 유전자 결손 복제돼지 수정란 또는 태아에 각각 인간 유도만능줄기세포 또는 췌장전구세포를 이식하고 체내분화를 통하여 인간 췌장을 생산한다. □ 연구 목표대비 연구결과 ◯ 연구목표 - PDX1 유전자 결손 돼지 복제수정란 또는 태아에 인간 유도만능줄기세포 또는 췌장전구세포를 이식하고 체내분화를 통하여 인간 췌장을 생산 (생명윤리법에 의한 제약으로 인한 윤리적 논란을 피하기 위해 본 연구에서 포배상보의 경우에는 인간 대신 영장류의 유도만능줄기세포를 사용하였음) ◯ 연구결과 - PDX1 유전자 결손 복제돼지를 생산하고 췌장형성이 억제됨을 확인 - PDX1 유전자 결손 돼지 복제수정란에 영장류 유도만능줄기세포를 이식하였을 때 췌장세포로 분화되지 않았음 - 인간 섬유아세포의 직접교차분화에 의하여 췌장전구세포 생산 - 인간 췌장전구세포를 자궁내의 마우스 태아에 이식하였을 때 인간 췌장세포포 분화가 가능 - 포배상보에 의해 돼지에서 영장류 췌장 생산이 실패함에 따라 BTK 유전자 결손 복제돼지에서 영장류 B cell을 생산하는 연구를 추가로 진행 - BTK 유전자 결손 복제돼지를 생산하고 B cell 형성이 억제됨을 확인 - BTK 유전자 결손 복제수정란에 영장류 유도만능줄기세포를 이식하였으나 B cell로 분화를 확인할 수 없었음 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) - 현재까지의 연구결과 특정 유전자(PDX1 및 BTK)의 결손에 의해 특정 장기(췌장)나 세포(B cell) 발생의 억제가 가능 - 그러나 유전자 결손 복제수정란에 영장류 유도만능줄기세포를 이식하였을 때 특정 장기나 세포로의 발생을 확인할 수 없었음 - 이는 돼지와 영장류 간 초기발생의 차이점과 더불어 배반포기 수정란과 전분화능 줄기세포간의 분화 양상과 타이밍의 불일치에 기인한 것으로 추정됨 - 다만 인간 췌장전구세포를 자궁내의 마우스 태아에 이식하였을 때 인간 췌장세포포의 분화가 가능함을 확인 - 전분화능 줄기세포를 배반포기 수정란에 이식(포배상보)하는 것보다 전구세포를 착상후 태아에 이식(태아상보)하는 것이 돼지 체내에서 인간 장기의 생산 가능성을 높일 것으로 생각됨 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 심호섭
• 주관연구기관 : 단국대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 유전체 편집;체세포핵이식;태아상보;포배상보;직접교차분화; 2. genome editing;somatic cell nuclear transfer;blastocyst complementation;conceptus complementation;direct conversion;

연구개요 본 연구에서는 형상 변형 소프트 액츄에이터의 개발을 위해 Donor-Acceptor Stenhouse Adduct (DASA) 분자스위치를 화학적 결합으로 포함하는 고분자를 합성하고, 고분자 필름 이중층(bilayer) 구조를 바탕으로 광열(photothermal) 그리고 온도 변화에 의해서 작동하는 액츄에이터를 제조한다. DASA의 빛에 의한 colored-to-colorless 가역적 화학반응을 이용하여 쓰고 지울 수 있는 광 패턴을 만들고 공간적으로 선택적인 열팽창을 유도하여 다양한 모양의 구동을 프로그램 할 수 있는 형상 변형 엑츄에이터를 개발한다. 연구 목표대비 연구결과 광열 반응을 통해 형상 변형이 일어나는 액츄에이터를 개발하는 것을 목표로 광에 의한 분자스위치인 DASA 단량체 (DASA-base)를 합성하였으며 Tg(Glass transition temperature)를 조절할 수 있는 고분자 물질 중 하나인 PU(Polyurethane)를 선정 후 중합함. NMR(Nuclear magnetic resonance)을 사용하여 단량체와 고분자의 합성을 확인하였고 이후 합성된 DASA-base와 PU을 친핵성 첨가 반응을 통해 화학적으로 결합시켜 파란색(615nm)의 흡수 파장을 가지는 DASA-PU를 성공적으로 합성하였음. UV-Vis spectroscopy를 이용하여 장파장(가시광선 영역)에 대한 color to colorless 가역적 화학반응이 일어나는 것을 확인하였고, 상대적으로 열팽창계수가 높은 DASA-PU와 비교적 낮은 Polyimide film을 사용하여 drop casting 방법으로 고분자 필름 이중층(bilayer) 구조를 형성함. 광열 반응에 의한 필름의 구동을 확인하기 위해 white light(380nm~780nm)를 10분간 조사시켰으며 초기 각도(angle) 대비 71.2˚의 각도 변화를 확인함. 또한, 광열에 의한 bilayer film의 구동력을 확인하였고 1.18mJ/g의 구동 에너지를 확인함. 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구에서 획득한 자료들을 통해서 국제적으로 저명한 SCI 상위·최상위 저널에 논문 게재를 목표로 하고 지적 재산권 확보를 위해서 특허 출원을 진행할 예정임. 이 연구를 확장하여 형상 변형 액츄에이터 기술을 체온으로 작동하는 그리퍼 등의 의료기기에의 직접 적용하고 웨어러블 디바이스 등에 응용하여 소프트 로봇 분야에서 기술 선점과 국가 기술력 확보에 기여 하고자 함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이재준
• 주관연구기관 : 부산대학교
• 발행년도 : 20230600
• Keyword : 1. 공여체-수용체 부가물;이중층구조;광열반응;작동장치;고분자; 2. Donor-Acceptor-Stenhous Adduct;Bilayer structure;Photothermal reaction;Actuator;Polymer;