□ 연구개요 Particle-in-cell (PIC) 시뮬레이션 코드를 개발하고 이를 활용하여 자기 재결합 과정에서 가속된 전하 입자들이 주변 플라즈마와 반응하며 생기는 복사 메커니즘을 규명하고 태양-지구 환경에서 관측되는 solar type III radio burst와 그 기원이 잘 알려져 있지 않은 고 에너지 천체물리 현상중의 하나인 fast radio burst (FRB)의 이해를 목표로 한다. 또한 자기 재결합과 충격파와 같은 불안정한 플라즈마 환경에서 가열 (heating), 가속(acceleration) 된 입자들은 주변 플라즈마와 다른 특성들은 갖게 되는데 특히 입자들의 표류(drift) 속도 차나 온도 차에 의해 다양한 불안정성이 야기된다. 본 연구에서는 가장 일반적인 플라즈마 시스템에서의 다양한 불안정성을 기술할 수 있는 이론적 수식 및 선형 안정성 분석(linear stability analysis) 코드를 개발하여 자기 재결합 환경 및 충격파(shock)에서 나타날 수 있는 불안정성 및 파동 그리고 파동과 입자들의 상호 작용을 연구한다. □ 연구 목표대비 연구결과 2D PIC 시뮬레이션과 선형 안정성 분석(linear stability analysis) 코드를 개발 완성하였다. 본 연구에서 개발된 PIC 코드는 다양한 우주 천체 플라즈마 환경에서 활용 가능하다. 또한 본 연구에서 개발된 선형 안정성 분석 코드는 입자들의 표류 속도 및 입자 온도 비등방성까지 고려하여 플라즈마 시스템에서의 다양한 불안정성을 기술할 수 있다. 자기 재결합에 의한 고에너지 전자의 분출이 plasma dipole oscillation (PDO)를 생성할 수 있는지를 확인하고 이것이 효과적으로 복사를 방출할 수 있는지를 연구하였지만 자기 재결합에서 PDO가 생성이 확인되지 않았고 이로 인해 coherent radiation이 방출 또한 확인하지 못했다. 하지만 본 연구에서는 bi-Maxwellian 분포를 갖는 background 전자와 양성자 그리고 전자 빔, 양성자 빔을 고려하여 가장 일반적인 플라즈마 시스템에서 적용 가능한 선형 안정성 분석을 위한 수식을 정립하고 코드를 개발하였다. 자기 재결합 및 충격파와 같은 플라즈마 시스템에서는 background와 빔의 표류 속도 차이 및 각 입자 성분들의 온도 차이로 인해 다양한 불안정성이 야기되는데 자기 재결합 과정에서 나타날 수 있는 ion acoustic, whistler, lower hybrid drift와 같은 다양한 불안정성을 분석하고 입자의 초기 가속을 이해하고자 하였다. 또한 ICM 충격파에서 나타나는 다양한 플라즈마 불안 정성들의 (electron firehose, Alfven ion cyclotron, mirror instabilities) 물리적 특성들을 파악하고 논문들을 출판하였다. □ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구 과제에서 개발된 PIC 코드와 선형 안정성 분석 코드는 비단 이 연구 과제에서만 활용 가능한 것이 아니라 다양한 플라즈마 시스템에 맞게 변형 및 수정이 가능하여 향후 다른 플라즈마 연구에서도 활용이 가능하다. 특히, kinetic scale에서의 난류(turbulence)의 소멸(dissipation), 입자의 가열(heating)과 가속(solar wind acceleration) 연구에 좋은 도구가 될 것이다. 이를 통해 태양-지구 우주 환경에서 나타나는 다양한 불안정성 연구, 태양풍의 전자나 양성자 분포의 비등방성(anisotropy)에 의한 입자들의 가속이나 태양풍 입자들과 전자기파 방출의 난류 평형 상태(turbulent equilibrium), 그리고 지구 dipolar field에 잡힌 고 에너지 입자들을 포함하는 지구 자기권에 관한 연구 등에도 적용 가능 할 것으로 판단된다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김선정
• 주관연구기관 : 울산과학기술원
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 자기재결합;플라즈마 복사;우주 전파 폭발;시뮬레이션;선형 안정성 분석; 2. magnetic reconnection;plasma radiation;fast rado burst;simulation;linear stability analysis;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 신동식
• 주관연구기관 : 한국기계연구원
• 발행년도 : 20230200
• Keyword : 1. 수중 레이저 가공;레이저 유도 붕괴 분광 분석;수중 레이저 절단 헤드;레이 저 광학 모듈;레이저 제염; 2. underwater laser processing;under water laser cutting head;laser induced breakdown spectroscopy;laser optical module;laser decontamination;

□ 연구개요 염증 사이토카인을 관절 강에 주입하여 골관절염 유발 후, nuclear factor kappa B (NF-κB) 억제제 국소 전달하여 골관절염 치료 및 치료과정 모니터링이 가능한 나노 조절제 개발하고자함 □ 연구 목표대비 연구결과 1차년도 ○ 진단/치료 모니터링 나노조절제 개발 및 분석 - TEM 및 DLS 이용하여 형태학관찰 및 나노조절제 사이즈 확인 - 나노조절제 표면개질 전/후 화학적 특성 ATR 이용하여 확인 ○ 염증 사이토카인 유도 골관절염 동물모델 제작 및 분석 - 염증 사이토카인(IL-6 및 TNF-α)를 쥐 관절강 주입하여 골관절염 유도함 - 대조군: ACL 유도 골관절염 사용함 ◎ 육안관찰 및 방사선적 관찰 : 고농도 염증 사이토카인 주입군에서 골관절염 유도확인함 2차년도 ○ 진단/치료 모니터링 나노조절제 제조 및 분석 ◎ 형태학적 관찰 및 입자분포도: ◎ 이카린 In vitro 방출 거동 확인. ◎ In vitro 안전성 평가: 세포독성 평가를 통해 확인함 - 연골세포를 이용하여 항염증효과 확인 ○ 염증 사이토카인 유도 골관절염 동물모델 제작 3차년도 ○ 나노다이아몬드 기반 NO 센서 제작 및 분석 ◎ 형태학적 관찰 및 입자분석. - 연골세포를 이용하여 NO 센서 효능 확인 - 골관절염 동물모델 이용하여 나노다이아몬드 기반 NO 센서 안전성/유효성 평가 ◎ In vivo imaging: 다빈치 이용하여 나노다이아몬드 NO 센서 효능 확인. - 골관절염 동물모델 이용하여 나노조절제 효능 평가 ◎ 통증확인, 조직학적 염색 및 염증억제확인. 4차년도 ○ NF-κB 억제제 (butein) 탑재 나노다이아몬드 제작하여 골관절염 치료제 개발 ◎ 형태학적 관찰. - 대식세포를 이용하여 염증 억제능 확인 - 골관절염 동물모델 에서 부테인 탑재 나노다이아몬드 효능확인 ◎ 통증확인, 조직학적 염색 및 염증억제확인. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ○ 개발된 진단/치료 나노조절제는 골관절염 진단과 동시에 치료 수행할 수 있는 것으로 환자에게 골관절염 몇 기인지 바로 알려줄 수 있고 치료병행하면서 골관절염 억제 검증할 수 있음. ○ 골관절염 유발은 대부분 NF-κB 신호전달체 의해 유발됨에 따라 근원을 막을 수 있는 새로운 치료방법을 제시함. ○ 나노조절제를 이용하여 골관절염 치료제는 나노조절제로부터 약물이 장기적 방출로 관절강 내에서 효과를 극대화 할 수 있는 치료방법을 보일 수 있음. ○ 골관절염 개발된 나노조절제는 골관절염 치료뿐만 아니라 근골격계 질환 환자들에게 확장 시킬 수 있을 것으로 기대함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김학준
• 주관연구기관 : 고려대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 나노다이아몬드;일산화탄소;이카린;부테인;골관절염; 2. Nanodiamonds;Nitric Oxide;Icariin;Butein;Osteoarthritis;

연구개요 본 과제는 위성과 지상에서 측정한 기상 데이터를 모두 이용하여 대기권을 통과하여 지표면 도달하는 일사량(solar irradiance)을 예측(forecast)하는 태양복사모델(solar radiation model)을 기계 학습(machine learning)과 연계하여 연구하고, 예측한 일사량으로 태양에너지(solar energy) 발전량을 예측하는 것을 목표로 한다. 국내에 적합하도록, 기상 데이터와 일사량 사이의 상관관계를 기반으로 하는 통계적 태양복사모델과 기상 데이터를 입력 변수로 하면서 복사 전달 방정식의 해를 구하는 물리적 태양복사모델을 개발한다. 기존의 통계적 모델과 물리적 모델에 기계 학습 방법을 적용하여 일사량의 예측 시간 범위, 시공간의 해상도, 예측 정확도를 향상할 수 있도록 태양복사모델을 연구한다. 연구 목표대비 연구결과 일사량 예측에서 널리 사용되는 통계적 모델과 물리적 모델을 이용하여 현재 수준에서 태양복사모델의 특성을 이해하고 장단점을 분석하였다. 하늘 영상 기반 모델, 위성영상 기반 모델, 수치 해석 모델의 모든 경우에 대해 기계 학습을 적용함으로써 분, 시간, 일의 다른 시간 스케일에 적용이 가능한 미래 일사량 예측 모델을 개발하였다. ANN(artificial neural network), LSTM(long short-term memory), GRU(gated recurrent unit), SVR(support vector regression), RF(random forest) 등 다양한 기계 학습 알고리즘을 검토한 후, 시계열 데이터에 적합한 LSTM이나 GRU 같은 딥러닝(deep learning)이 일사량 예측에 더욱 효과적인 것을 증명하였다. 태양차단지수(sun blocking index)라는 새로운 변수를 제시하였고, 기계 학습의 입력 변수 및 하이퍼 파라미터 최적화를 통해 예측 정확도가 향상됨을 증명하였다. 예측 결과는 측정 결과와 비교하고 RMSE(root mean square error)와 MBE(mean bias error) 같은 오차 척도를 산출하여 기계 학습에 의한 예측 정확도 개선을 정량적으로 파악할 수 있도록 하였다. 몇 분 앞선 일사량 예측에서 RMSE는 대략 10~20%이고, 몇 시간 앞선 예측과 며칠 앞선 예측에서는 각각 RMSE 20~30%와 30~40% 수준으로 개선되었다. 전반적으로, 기계 학습 방법이 일사량 및 태양광 발전량 예측에서 정확도를 높였고, 특히 MBE 개선에 효과적으로 나타났다. 태양광 발전량 예측에서 일사량 예측의 중요성을 확인하였고, 기계 학습을 통해 특정 지역 및 시스템에 적합한 데이터를 더욱 정확하게 산출할 수 있음을 증명하였다. 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 과제를 통해 개발한 일사량 예측 기술은 다양한 에너지 관리 시스템(energy management system)에 활용할 수 있다. 국가 전력망 관리에서는 태양광 발전량 예측하면 전기 수요와 생산을 안정적으로 제어하고 급격한 전력 변동에 대처할 수 있다. 건물 및 자동차의 에너지 관리에서는 일사량에 따른 에너지 수요 변화를 예측하여 예비 공조, 수요 분산과 같은 효율적인 수요 관리를 적용할 수 있다. 이를 통해 전 세계적으로 패러다임의 변화를 겪고 있는 에너지 시장에서 경쟁하는 국내 업체에게는 기술력 향상에 도움을 주고, 재생에너지 확산을 촉진함으로써 온실가스 감축 및 기후 변화 대응에 적극적으로 참여하는 국가 이미지 제고에 기여할 수 있다. 학문적으로는 국내에서 태양복사모델에 관한 연구가 부족한 상황에서 기초연구의 다양성을 확대하는 데 중요한 역할을 할 것이다. 기계학습기술을 태양복사모델과 연계함으로써 향후 급격히 발전하는 기계학습기술의 성과를 태양에너지 기술까지 확대 가능한 학문적 교두보를 마련할 것이다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이현진
• 주관연구기관 : 국민대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 태양복사모델;기계학습;일사량;태양에너지 발전량;예측; 2. solar radiation model;machine learning;solar irradiance;solar energy generation;forecast;

□ 연구의 목적 및 내용 ○ 연세대학교 암센터의 중입자 가속기 치료 시설 가동(2023) 및 서울대학교 기장암센터에 중입자 가속기 치료 시설 설치 및 가동 예정(2025) ○ 중입자 가속기 기술과 입자 검출기 기술이 발달한 유럽입자물리학연구소 및 이를 활용하는 스위스/유럽 병원들과 국내 관련 연구기관의 공동 연구안 도출 □ 연구개발성과 ○ 유럽입자물리학연구소(CERN)의 특수방사선검출기 연구실 방문, 전반적인 검출기 개발 연구 현황 파악 ○ 입자 치료시 TOF-PET를 사용하여 치료 장비가 보다 정확히 암을 파괴하고 정상세포에 미치는 영향이 최소가 되도록 하는 연구가 스위스의 대학, 연구소, 기업, 병원에서 활발히 진행되고 있음을 확인, 전문가들의 자문 자료 확보 ○ 스위스의 기업 TERAPET과 가속기 빔을 사용한 암 치료시 실시간으로 빔 도달 위치를 측정하는 장치 개발을 위한 한-스위스 공동연구 추진 (분당서울대학교 병원, 연세대학교 암센터) □ 연구개발성과의 활용계획(기대효과) ○ 국내 중입자 치료 관련 의료 인력들과 스위스 및 유럽의 중입자 암센터 연구 인력의 교류 추진 ○ 가속기 빔을 이용한 방사선 치료 시 “실시간 모니터링 체계 기술”을 중입자 치료에 적용하여 치료 검증의 효율 증대 및 안전성 향상에 기여 ○ 국내 중입자 치료의 안전성과 신뢰성 확보를 통한 고부가가치 해외 환자유치 증대 ○ 중입자 치료를 위한 실시간 모니터링 체계 구축을 통하여 잠재적인 국민의료 비용 지출 감소 ○ 세계적으로 아직 초기 연구 단계에 머물러 있는 중입자 치료 실시간 모니터링 기반 기술을 확보하여 제품화, 해외시장 진출 ○ 방사선 치료에 대한 부정적 인식의 해소, 국민 건강 증진 (출처 : 국문 요약문 7p)

• 연구책임자 : 김도원
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20230600
• Keyword : 1. 중입자치료;입자가속기;입자검출기;방사선;브래그 피크; 2. Hadrontherapy;particle accelerator;particle detector;radiation;Bragg Peak;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 윤종원
• 주관연구기관 : 한국재료연구원
• 발행년도 : 20231100
• Keyword : 1. 무전원;열복사 스위칭;에너지 절감;이산화바나듐;Fabry-Perot 간섭계; 2. thermal radiation switching;energy saving;vanadium dixoide;Fabry-Perort interferometer;

□ 연구개요 • 방사선피부염은 방사선치료의 일반적인 부작용이며 방사선치료를 받은 환자의 90% 이상에서 발생하게 됨. 심각한 방사선피부염은 환자의 미용적변화, 불편함, 통증을 유발하여 삶의 질을 저하시킬 뿐만 아니라, 심할 경우 치료중단으로 이어져 잠재적으로 암 조절 및 예후에 부정적인 영향을 미칠 수 있음. • 방사선 치료효과를 극대화하고 부작용을 최소화하기 위해서는 방사선피부염의 정량적·객관적 평가와 정확한 예측·예방이 필요함. • 의사의 시각적 관찰을 통해 정성적으로 평가되던 방사선피부염의 심각도를 카메라 영상을 통해 정량적으로 평가·분석하는 시스템을 개발함. 이를 활용하여 방사선피부염 예측모델을 생성, 의사결정을 지원하는 시스템을 구축함. • 본 연구는 1) 카메라 영상을 기반으로 방사선피부염 영상을 분석하고, 2) 방사선피부염 손상등급 자동 평가시스템을 구축, 3) 영상에서 방사선피부염을 예측하는 의사결정지원 모델을 제작하고자 했음. □ 연구 목표대비 연구결과 ❖ 카메라 기반 방사선피부염 측정시스템 구축 • 깊이 카메라를 기반으로 하는 환자 표면 영상획득장치 시스템을 구축했음. • 실제 방사선피부염 환자 총 41명에 대한 증례 수집 및 분석을 완료함. ❖ 방사선피부염 지능형 평가시스템 개발 • 환자영상 및 선량정보 기반의 방사선피부염 auto segmentation 모듈을 제작했음. • 방사선피부염의 정량적 평가 및 선량 정보에 대한 시각화 시스템을 구축했음. ❖ 래피드 러닝 헬스 케어를 이용한 의사결정지원시스템 개발 • 1·2등급 방사선피부염에 대한 정상조직손상확률(Normal tissue complication probability, NTCP) 모델을 구축했음. • 환자 데이터 기반 NTCP 모델 갱신 플랫폼의 프로토타입 제작하고 검증했음. 본 연구의 세 가지 핵심 목표를 모두 달성하였으며, 연구기간동안 SCI 논문 9편 및 특허출원 3건의 연구성과를 도출했음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) • 3D카메라를 사용하여 방사선피부염 손상정도를 정량화하고 객관화할 수 있어 방사선 피부염의 정확한 평가를 가능하게 하며, 다기관 임상연구에서 방사선피부염 발생등급의 객관성과 신뢰성을 확보할 수 있음. • 방사선피부염 손상관리를 통해 방사선피부염 발생을 예측하고 환자에게 사전에 안내 할 수 있음. • 개별 기관에 최적화된 방사선피부염 선량예측인자와 예측모델을 정확하게 식별하고 결정할 수 있으므로 방사선피부염의 예측 정확도를 향상시킬 수 있음. • 치료계획단계에서 방사선피부염을 최소화하는 환자맞춤형 치료전략개발을 촉진함. • 방사선치료기술이 고도화되고 다양한 신의료기술이 도입됨에 따라 무작위 대조연구와 같은 지침과 문헌에 의존하여 신의료기술을 환자에게 적용하기에는 매우 제한적임. 래피드 러닝 헬스케어 기반 의사결정지원시스템은 근거중심의학의 보완적 수단이 될 수 있으며, 신의료기술의 임상적 적용에 대한 상대적 가치와 근거를 창출하여 신속한 임상 적용을 가능하게 할 수 있음. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 홍채선
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 방사선피부염;정상조직손상확률;래피드 러닝 헬스케어;딥러닝; 2. Radiation dermatitis;Normal tissue complication probability;Rapid-learning health care;Deep learning;

□ 연구개요 비소세포폐암(Non Small Cell Lung Cancer, NSCLC) 세포와 마우스 폐암 동물모델을 이용하여 봉독(Bee venom)의 주요 성분인 멜리틴(melittin)의 항암 효과 및 방사선증감제(radiosensitizer)로서의 역할을 검증함으로써 비소세포폐암의 방사선치료 저항성 극복 기술을 개발함. 멜리틴이 방사선 감수성을 증가시켜 방사선치료의 효율을 증가시키는데 관련된 인자들을 발굴하여 분자생물학적 작용 기전을 규명함. 이를 통하여 방사선치료의 효과를 높이는 항암치료 원천 기술 확보를 위한 기반을 구축함. □ 연구 목표대비 연구결과 • 비소세포폐암 세포에서 멜리틴 처치 및 방사선조사(IR)에 의한 세포 영향 평가 - H460 세포주를 사용하여 세포생존율(cell viability)을 검토. 2.0μg/ml의 농도에서 48시간 배양 시 약 95%의 세포생존율을 보여 멜리틴 자체의 세포 독성은 미미하므로 약물로서 개발 가능함을 확인 - 멜리틴 처리 24, 48시간 후 IR 8 Gy를 조사하였을 때, 멜리틴 단독(각각 0.9 및 2.9%) 또는 IR 단독(각각 11.0 및 14.3%) 대비 현저한(각각 19.3 및 29.9%) 세포사멸(apoptosis)의 증가를 나타내어 방사선증감제로 작용할 가능성을 확인함 • 클론원성분석(Clonogenic assay)으로 작성한 세포생존곡선에서 멜리틴의 방사선증감제 작용 확인 - 멜리틴 병용 시 IR 단독보다 생존분율(surviving fraction)은 더 가파른 기울기로 떨어짐. IR 8 Gy 조사 시의 생존분율은 IR 단독, 멜리틴 1 및 2.0μg/ml 병용에서 각각 0.019, 0.012, 0.002를 보여, 방사선치료 효과 증강은 멜리틴의 농도에 의존적으로 더욱 강하게 나타남. • NSCLC H460 세포에서 멜리틴과 방사선치료 병용의 작용 기전 규명 - 방사선조사에 따른 생물학적 효과에 가장 중요한 DNA 손상인 이중쇄절단(DSB)의 발생과 정도를 표지하는 phosphorylated γH2AX의 발현이 IR 단독보다 멜리틴 병용처리시 유의하게 증가 및 유지됨 - DNA 손상 복구에 관여하는 p-ATM, p-DNA-PKcs 발현은 멜리틴 농도에 따라 더욱 감소함 • 마우스 비소세포폐암 동물모델에서 멜리틴의 항암 효과 검증 - H460 세포주를 BALB/C 누드 마우스에 접종하여 종양을 성장시키고 멜리틴을 복강 내 2mg/kg 투여 시, Control 군에 비해 종양의 크기가 감소함. 체중감소나 그 외 특이 부작용은 없었음. • 마우스 비소세포폐암 동물모델에서 멜리틴의 방사선증감제로서의 역할 검증 - 대조군, melttin 단독, IR 단독에서 종양크기가 500 mm³로 자라는 기간은 각각 25일, 29일 35일이었으나 멜리틴-IR 병용군은 안락사까지 200 mm³ 이하로서 탁월한 종양 축소효과를 보임. 안락사 후 적출된 종양의 크기는 각각 1.019±0.24g, 0.969±0.14g, 0.409±0.04g, 0.245±0.06g이었음. • 동물모델에서 멜리틴과 방사선치료 병용의 분자생물학적 작용 기전 규명 - 세포사멸 억제인자 Bcl-2 단백질의 발현이 IR 시 감소하며, 멜리틴과 병용 처리 시 더욱 감소함 - 세포사멸 증가인자 Bax와 cleaved caspase-3는 IR 시 증가, 멜리틴 병용 처리 시에 더욱 증가함 - 동물에서 형성된 종양을 절제한 후 면역화학염색 시행 시 같은 단백질 분포 양상이 확인됨 • 결론적으로, 멜리틴은 비소세포폐암에 대한 방사선감작제로서 작용하며, 그 기전은 DNA 이중쇄절단 회복(repair) 시스템의 억제와 bcl-2/bax/caspase-3 세포사멸 신호 경로의 증가를 통해 발생함. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) • 이 연구의 결과를 국제학술대회에서 2회 발표하였고 SCI급 논문 1편을 이미 출판하였으며, 추가로 Impact factor 5 이상의 SCI급 전문학술지에 투고함 • 멜리틴의 방사선증감제로서의 효과가 DNA 손상 복구에 관여하는 인자들을 억제하고 세포사멸을 유도하는 것임을 밝혀, 특허출원 (“멜리틴의 비소세포폐암에 대한 방사선 증감제 용도”, 10-2023-0040936)을 완료함. PCT 국제 특허출원을 준비 중임(1년 이내). • 상기 성과를 바탕으로 아래와 같은 후속연구를 계획함. - 기관생명윤리위원회(IRB)를 통과 후 “환자유래 비소세포폐암” 조직에서 암세포를 분리하여, 실제 환자로부터 유래된 폐암에서 멜리틴이 방사선증감제로서 작용함을 확인하는 연구 진행 - 환자유래 폐암 세포를 대상으로 멜리틴 및 방사선치료 후 차세대염기서열분석(NGS)을 수행하여 신약개발 타겟 유전자를 발굴함. 이는 향후 폐암 방사선치료에 활용될 수 있는 의약품 개발에 활용될 것임. • 폐암은 국내와 전 세계적으로 암 사망 원인 1위로서 신약개발이 꾸준함. 출원된 특허를 활용하여 폐암 방사선치료의 효과를 획기적으로 개선하는 신약개발 연구를 약학대학과 협업하여 수행하고, 향후 제약회사 기술이전 또는 공동연구를 계획함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이규찬
• 주관연구기관 : 길의료재단
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 멜리틴;비소세포폐암;방사선치료;방사선증감제;세포사멸; 2. Melittin;NSCLC;Radiotherapy;Radiosensitizer;Apoptosis;

연구개요 Hippo pathway를 중심으로 NDR (Nuclear Dbf2-related) family인 인산화 효소들은 DNA 손상에 반응하여 세포주기 진행 및 신호전달의 조절에서 다양한 역할을 수행하고 있으며 본 연구를 통해 Cell cycle 조절에 관여하는 Hippo pathway 관련 protein network와 DNA 가닥 손상/복구 시스템의 연결고리 단백질을 새롭게 동정하고자 함. 나아가 STK38과 그 기질에 의한 유전체 안정성 유지기전을 규명하고, 궁극적으로 이들에 의한 유전체 불안정성 질환인 암 발병의 기전을 밝히고자 함. 연구 목표대비 연구결과 ▶ DNA 손상/복구 시스템의 새로운 인산화 효소 및 기질 발굴 · Ionizing radiation에 의한 DNA 손상 지점 (DNA damage sites) 이동하는 인산화 효소 동정 · STK38에 의한 DNA-damage response (DDR) 및 DNA repair system 신호전달 경로 활성 확인 · STK38 복합체에 의한 DNA 손상/복구 과정 및 유전체 안정성 조절인자들 간의 조절기전 확립 ▶ STK38 복합체의 단백질 네트워크 구축을 통한 유전체 안정성 조절인자들의 네트워크 확립 · DNA 손상 신호전달 및 복구 시스템에서 STK38의 활성을 유발하는 조절인자 동정 및 세포 내 작용기전 규명 · STK38에 의한 DNA 손상/복구 과정에 관여하는 새로운 기질 분리/동정 및 단백질 수식화의 세포 내 기능을 규명 < DNA 손상 신호전달 및 복구 시스템의 새로운 기전 및 유전체 안정성 실패에 의한 암화 기전 규명> ▶ DNA 손상 신호 및 복구 과정에 관여하는 수식화 효소인 STK38과 기질의 in vivo/ in vitro 기능연구 · STK38에 의해 조절되는 DNA 손상/복구 과정 체크포인트 단백질에 의한 생체 내 조절 분자기전 규명 · STK38의 수식화 활성/결핍돌연변이를 유도하여 DNA 손상/복구과정 활성 확인 · STK38에 의해 수식화되는 기질의 역할 및 수식화 결함에 의한 암화 기전 규명 ▶ 동물 모델을 이용하여 암 발생 및 진행 조절 연구 · STK38이 암 발생에 미치는 영향 분석하기 위해 세포의 Xenograft 모델 확인 · DNA 손상 신호전달 및 복구 시스템에 의한 체크포인트 단백질의 새로운 조절인자인 STK38에 의한 조절 기전을 토대로 암 발생 제어 방안 연구 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) · DNA 손상/복구 과정 조절기전을 분자수준에서 밝힘으로써 DNA 손상/복구 및 유전체 안정성에 관여하는 조절인자들 간의 네트워크 확보가 가능하며, 분자 수준의 보편화된 연구방법 뿐 아니라 최근 개발되어 사용되어지고 있는 염색체 수복 능력 분석법,기질 동정 분석법, 결합 특이성 분석법 뿐만 아니라 인산화 수식화분석법 등 첨단 기법을 활용함으로서 효과적인 협동 연구 시스템이 확립될 것 임. · DNA 손상/복구 과정에 관여하는 새로운 조절 단백질과 그 기질의 변형을 동정하고 이들의 작용기전을 밝힘으로써 항암제 스크린을 위한 타겟으로 개발이 가능하며, DNA 손상을 제어하고 수복능력을 증가시킬수 있는 물질 개발과 효능의 검증에 기여할 것이라 생각됨. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 모정순
• 주관연구기관 : 아주대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 암;유전체 안정성;DNA손상/복구 과정;단백질인산화; 2. Cancer;Genome stability;DNA damage/repair process;STK38;Protein phosphorylation;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 거짓쌀도둑거저리 ERR에 의한 선천면역 조절 기전을 통한 다른 곤충에 해가 없는 거짓쌀도둑거저리 선택적 방제에 대한 가능성 검증 ◼ 전체 내용 거짓쌀도둑거저리 ERR을 확보하고, 거짓쌀도둑거저리 선천면역에서의 ERR의 기능 및 조절 기전 규명 ◼ 1단계 ❏ 목표 거짓쌀도둑거저리 ERR에 의한 선천면역 조절 규명 및 방제 가능성 검증 ❏ 내용 - ERR의 구조 및 특성 분석 - 발달 단계 및 조직별로 ERR 및 AMPs mRNA 발현 분석 - ERR knockdown을 통한 타겟 AMPs 유전자 발굴 및 Promoter assay를 통한 타겟 AMPs 유전자 발현 조절 분석 - 박테리아 감염 후 시간대별 ERR 및 AMPs 유전자 발현 변화 분석 - 선천면역 경로를 통한 ERR 발현 조절 기전 분석 - ERR 유전자 knockdown 하여 박테리아 감염 후 거짓쌀도둑거저리 생존율 및 체내의 박테리아 수 분석 □ 연구개발성과 곤충은 많은 병원체에 노출된 생활 환경에서 서식하며, 적응면역의 부재로 선천면역이 매우 생존에 중요함. 본 연구에서는 해충인 거짓쌀도둑거저리에서 핵수용체인 ERR을 확보하였으며, E. coli 감염 시 선천면역 경로인 IMD 신호 경로를 통해 조절되는 것을 확인하였음. 또한, 선천면역의 핵심인 AMP 유전자의 전사조절인자임을 규명하였음. 추가로, E. coli 감염 시 ERR의 부족은 AMP의 발현을 감소시킴으로써 체내의 E.coli 수가 증가하여 거짓쌀도둑거저리의 생존률이 떨어지는 것을 확인하였음. 이러한 결과는 ERR에 의한 해충 거짓쌀도둑거저리의 선천면역 조절은 새로운 살충제 개발에 원천 기술을 제공할 수 있음. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 - 현재 농업 분야에서 사용하고 있는 살충제들은 환경오염, 저항성, 독성 및 이로운 곤충까지 죽이는 등 여러 단점을 가지고 있음. 그러므로 핵수용체에 의한 해충 선천면역 조절 기전을 규명하고 이를 조절하는 물질을 발굴한다면 현재 살충제의 문제를 해결할 수 있는 새로운 해충 방제의 원천 기술 확보할 수 있음. - 현재 살충제 저항성으로 인해 해충 방제 효과가 줄어들어 피해가 심각하며 그로 인해 해충 방제에 관한 연구는 매우 필요한 실정임. 또한, 세계 해충 방제 시장 규모 또한 꾸준히 성장하고 있음. 따라서 해충 핵수용체에 의한 선천면역 조절 연구가 성공적으로 수행될 경우 국내 핵수용체 기반 살충제 원천 기술 연구 및 개발 활성화를 유도하며, 세계 해충 방제 시장에서 우위 선점이 가능함. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 최병윤
• 주관연구기관 : 전남대학교
• 발행년도 : 20230600
• Keyword : 1. 핵수용체;선천면역;향균 펩타이드;유전자발현조절;거짓쌀도둑거저리; 2. Nuclear receptor;Innate immunity;Antimicrobial peptide;Gene regulation;Tribolium castaneum;