Role of sex hormones in regulating immune checkpoints and Nrf2 during colorectal cancer development and growth

• 연구책임자 : □ 연구개요 최근 폐암을 비롯한 여러 암 발생과 진행에 있어 immune checkpoint가 중요하며 immune checkpoint inhibitor가 암 치료에 매우 효과적임이 밝혀지고 있음. 한편 성차가 있는 대장암에서는 immune checkpoint inhibitor의 효과에도 성차가 있을 것으로 추정됨. 이러한 배경에서 본 연구의 최종목표는 '대장암 발생과 진행에 있어서 estrogen/Nrf2/immune checkpoints의 상호관계를 규명하여 성차에 근거한 기전을 밝히고 이에 기반한 immune checkpoints inhibitor 효과를 극대화하는 방법 수립'하고자 함에 있음. □ 연구 목표대비 연구결과 1차년도: 염증성 대장암 유발 모델을 이용하여 androgen 및 estrogen이 대장암 발병 및 발생 위치에 미치는 영향 비교: 내인성 및 외인성 testosterone이 대장염 및 대장암 발생을 증가시키고, 특히 2mm를 초과하는 큰 사이즈의 tumor 발생 및 submucosal invasive tumor 발생 등 aggressive tumor 발생과 관련 있음을 증명함. 또한 대변 장내미생물 분석을 통해 testosterone 이 장내미생물총의 불균형을 초래하여 대장암 발생에 기여한다는 새로운 사실을 확인함. 2차년도: 대장암 성별 차이의 발생 기작으로 estrogen 또는 Nuclear factor erythroid 2 p45-related factor2 (Nrf2)의 immune checkpoints 발현에 미치는 영향: Male 대장암군에서 발생한 좌측대장 종양이 estrogen 처리에 의해 유의성 있게 감소했으며, 대장암군에서 증가한 PD-L1 발현 또는 감소한 ERβ 발현 역시 estrogen에 의해 감소 또는 증가했음. 이러한 PD-L1 발현 및 대장암 발생에 대한 estrogen의 항종양 효과는 야생형(WT)군 보다 Nrf2 결핍(KO)군에서 더 강하게 나타남. 특히 대장 tumor 및 non-tumor 조직에서 epithelial cell 보다는 암미세환경에 중요한 stromal cell과 mononuclear immune cell에서 PD-L1이 발현됨을 확인. 더 나아가 성별, 대장암, 에스트로겐, 나이 및 Nrf2 유전자에 의해 조절되고 동시에 이들에 영향을 주는 장내미생물을 규명함. 3차년도: 대장암 진행 및 전이에 있어 estrogen/Nrf2/immune checkpoints의 dual role에 대해 연구함: Estrogen은 DSS에 의한 대장염 발생 시기에 동시 복강주사해야 항종양 효과를 나타남을 확인하였고, 에스트로겐이 Nrf2 메틸화 수준을 저해함으로써 대장암 발생에 영향을 미칠 수 있음을 규명함. 이를 확실하게 밝하기 위해 MC38 대장암 세포주를 등에 주입한 male 대장암군과 비교하여 항-PD-L1 항체 및 estrogen 병용 투여시 MC38 female 수준으로 종양 성장이 저해되었고, 이는 Estrogen이 종양내 PD-L1 발현 및 종양 면역세포의 분포를 조절함으로써 대장암 저해에 관여함을 규명함. 또한 성별, 에스트로겐, 항-PD-L1 조절에 관여하는 장내미생물을 규명함. 4차년도: 인체 대장암 및 대장선종, 정상 조직에서 immune checkpoints 및 Nrf2 발현에 대해 알아보고 이의 성별 차이를 연구함: PD-L1 발현은 정상대조군보다 대장선종과 대장암군에서, 고식적 선종에 비해 톱니바퀴선종 조직에서 높게 발현하였음. 다변량 분석 결과, PD-L1 발현은 결합된 양성 점수(CPS) cutoff 가 1인 proximal CRC를 가진 남성과 반비례 관계, proximal CRC를 가진 여성은 dMMR/MSI-high 및 높은 EGFR 발현과 유의한 연관성을 보임을 확인함. 특히 COX-2, Nrf2, PD-1 mRNA 발현은 정상대조군보다 대장선종, 대장암군의 병변조직에서 유의하게 증가함을 확인. 건강대조군, 선종, 대장암 환자의 대변샘플 NGS 실험에서 락테이트와 뷰티레이트 생산 균주가 대장질환 예방에 기여할 수 있음을 규명함. 5차년도: 대장암 코호트에서 남녀별 Nrf2 및 immune checkpoints 발현이 대장암 병기 및 전이에 미치는 영향을 평가하고 immune checkpoints inhibitor 사용 유무에 따른 효과 연구: 대장암 진행에 따라 대장 병변조직 내 NRF2와 PD-L1의 발현증가를 확인하였고 이는 건강대조군 대장보다 높았음. 또한 NRF2 및 KEAP1의 메틸레이션 수준이 건강대조군보다 대장암 조직에서 낮음을 확인함. 또한 Ninjurin1 KO mouse AOM/DSS 대장암 모델에서 Ninjurin1과 남성호르몬 testosterone 이 대장염 및 대장암 발생을 증가시키고, 특히 2mm를 초과하는 큰 사이즈의 tumor 발생 및 submucosal invasive tumor 발생 등 aggressive tumor 발생과 관련 있음을 증명함. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 첫째, 과학적 연구 설계로 대장암 성별 차이의 중요성을 증명함. 대장암 연구에서 널리 사용되는 AOM/DSS 동물모델에 대한 성별 차이를 밝힘으로 향후 대장암 연구에서 성별 차이를 바탕으로 연구해야함을 매우 확실하고 과학적으로 밝힘. 둘째, 대장에서의 에스트로겐/Nrf2/면역관문 작용 기전에 대한 다양한 접근으로 성차의학의 이해를 도모. Nrf2의 역할을 에스트로겐 및 면역관문 억제제 anti-PD-L1과 관련해 재조명함으로써 대장암 치료에 있어 보다 안전하고 효율적인 맞춤요법 수립에 기여. 셋째, 대장암 예방 및 치료에 있어 프로바이오틱스의 효과적인 이용 가능성을 높임. 장내 미생물과 숙주의 상호작용을 성호르몬 및 대장암 치료제의 관점에서 접근하였고 probiotics를 통한 효과적인 대장암 예방 및 치료 전략수립의 근거를 제공. 넷째, 성차의학의 중요성에 대한 사회적 공감대의 형성에 기여. 성차의학의 발달은 성별 차이에 대한 지식을 보강하여 특정 성별에 검증되지 못한 부작용 가능성에 대한 관심을 유발함으로써 대장암은 물론 타 질환에서의 성차의학적 접근의 필요성에 대한 과학자들의 인식 형성에 기여함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20240300
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Dynamical interpretation of changes in extreme events related to jet waviness under the global warming-alleviating scenarios

• 연구책임자 : □ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 지구공학 시나리오에서 극한 기상의 변화를 역학적 관점에서 조사하여 지구공학 시나리오에 대한 방향성을 제시 ◼ 전체 내용 ● 본 연구는 지구온난화 경감을 위한 지구공학 시나리오에서 극한 기상의 변화와 역학적 관점에서 관련이 있는 북반구 제트의 변화를 조사하여 지구공학 시나리오에 대한 방향성을 제시하는 것을 목표로 함 ● 대표적인 지구공학 시나리오인 이산화탄소제거 및 태양복사관리 시나리오를 모두 사용하여, 두 시나리오에서 제트의 특성 및 변동성의 장기변화를 확인 ● 지구공학 시나리오에서 나타나는 대기 대순환의 변화를 지구온난화 시나리오에서의 결과와 비교 분석 ● 지구온난화 경감에 따른 제트 변동성을 통해, 극한 기상의 발달 가능성을 제시하고 이를 통해 지구공학 시나리오 설계에 과학적 방향성 제시 (출처 : 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20240200
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Investigation on Optimization of Water Mist Atomizer for Thermal Radiation Attenuation to Maximize Fire Protection Performance in Hazardous Material Facilities

• 연구책임자 : □ 연구개요 본 연구에서는 위험물 시설의 화재 방호 성능 극대화를 위한 복사열 감쇠 미세물분무 미립화기의 최적화에 대한 연구를 수행하였음. 1차년도에는 자료 및 연구 동향 조사, 미세물분무 미립화기의 분사 특성 측정, 복사열 감쇠 성능 평가를 위한 실험장치 구축과 선행 실험 및 선행 전산시뮬레이션을 수행하였음. 2차년도에는 단일 미세물분무 미립화기를 이용하여 복사열 감쇠 성능 평가 실험 및 전산시뮬레이션을 수행하였고, 이를 통해 분사 특성과 복사열 감쇠 간 상관관계 및 복사열 감쇠 성능 극대화를 위한 최적 조건을 도출하였음. 3차년도에는 미세물분무 미립화기 간 상호작용이 복사열 감쇠에 미치는 영향 파악을 위해 다중 미세물분무 미립화기를 이용한 복사열 감쇠 성능 평가 실험 및 전산시뮬레이션을 수행하였고, 최적 조건을 도출하였음. 이후 본 연구에서 도출한 최적 조건들을 적용하여 실규모 위험물 시설 화재 방호 전산시뮬레이션을 수행하였고, 미세물분무 미립화기에 의한 위험물 시설의 화재 방호 극대화 방안을 제안하였음. □ 연구 목표대비 연구결과 ○ 1차년도 - 미세물분무 미립화기 및 복사열 감쇠 성능 관련 자료 및 연구 동향 조사 - 단일(1개) 및 다중(2개 이상) 미세물분무 미립화기의 분사 특성 측정 실험 장치 구축 및 실험 - 복사열 감쇠 성능 평가를 위한 미세물문부 미립화기의 후보군 선정 - 단일 및 다중 미세물분무 미립화기의 복사열 감쇠 성능 평가를 위한 실험 장치 구축 및 선행 실험 - 미세물분무 미립화기의 복사열 감쇠 성능 평가를 위한 전산시뮬레이션 구축 및 선행 해석 ○ 2차년도 - 단일 미세물분무 미립화기를 이용한 복사열 감쇠 성능 평가 실험 - 단일 미세물분무 미립화기의 복사열 감쇠 성능에 대한 전산시뮬레이션 - 실험 및 전산시뮬레이션 결과를 토대로 미세물분무가 복사열 감쇠 효과에 미치는 영향 검토 - 실험 및 전산시뮬레이션 결과를 토대로 복사열 감쇠 성능 극대화를 위한 미세물분무 최적 조건 도출 ○ 3차년도 - 다중 미세물분무 미립화기를 이용한 미세물분무의 상호작용에 따른 복사열 감쇠성능 평가 실험 - 다중 미세물분무 미립화기의 복사열 감쇠 성능에 대한 전산시뮬레이션 - 실험 및 전산시뮬레이션 결과를 토대로 복사열 감쇠 성능 극대화를 위한 다중 미세물분무 미립화기의 최적 조건 도출 - 도출한 미세물분무 미립화기의 최적 조건을 적용한 실규모 위험물 시설 화재 방호 전산시뮬레이션 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ○ 미세물분무 특성과 복사열 감쇠 간 상관관계 및 최적 조건 도출 결과는 위험물 시설을 위한 미세물분무 화재 방호 설비의 설계 시 기초 자료로 활용 가능함. ○ 위험물 시설 화재 방호 설비의 화재 및 안전 관련 기준의 개선 및 보완을 위한 자료로 활용 가능함. ○ 전산시뮬레이션 기법의 신뢰성을 확보하고 이를 통해 화재 및 소방 관련 다양한 현상에 대한 정확한 예측이 가능함. ○ 본 연구 결과는 위험물 시설 이외에 선박, 문화재, 박물관, ESS(energy storage system), 지하주차장, 산불 등 화재 확산 방지를 위해 미세물분무 설비를 적용할 수 있는 다양한 대상물에 활용 가능함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 부경대학교
• 발행년도 : 20240300
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Development of Containment Device Technology for Real-time Verification of Sensitive Nuclear Material

• 연구책임자 : □ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 민감 핵물질의 실시간 검증을 위한 격납 장치 및 사용자친화형 운용 소프트웨어, 장비 운영매뉴얼의 개발을 통해 안전조치 효율성 향상 및 사용자 편의성 증진에 기여함 ◼ 전체 내용 [1차년도] 실시간 격납장비 설계요건 도출 및 주요 기능 개발 - IAEA 기술기준 및 기존 장비 기술성 분석 - 실시간 격납장치 설계요건 도출 - 맵핑 및 위치 추적기술 개발 - 비휘발성 데이터 로깅 기술 개발 - 암호화/인증 기술현황 분석 [2차년도] 프로토타입 장치 개발 및 성능평가 - 프로토타입 장치 설계 및 제작 - 프로토타입 장치 성능평가 및 성능 개선안 도출 - 유사상황 경고기능 개발 - 암호화/인증 기술개발 - 데이터 원격 전송 및 검증기술 개발 - 사용자친화형 운용 SW 설계 [3차년도] 상용화 격납장치 및 운용 SW 개발 - 상용화 장치 설계 및 제작 - PC 버전 운용 SW 개발 및 베타 테스트 - 기존 안전조치 장비 운영절차 분석 - 실시간 격납장치 운영절차 개발 [4차년도] 상용화 장치 성능평가 및 운영매뉴얼 개발 - 상용화 장치 성능평가 - 상용화 장치 성능 보완 및 시제품 제작 - 모바일 버전 운용 SW 개발 및 베타테스트 - 국/영문 장비 운영매뉴얼 개발 ◼ 1단계 ❏ 목표 [1차년도] 실시간 격납장비 설계요건 도출 및 주요 기능 개발 [2차년도] 프로토타입 장치 개발 및 성능평가 ❏ 내용 ○ 1차년도 - 격납장치는 기본적으로 임의 조작을 방지하고 무결성을 확보하기 위한 변조 표시 장치임. IAEA는 기존 장비의 성능평가와 새로운 장치의 개발에 대한 설계요건들을 제시하고 있음. 따라서 1차년도에는 격납 장치 관련 IAEA 및 국제 기술기준을 분석하고, 기존 격납장치의 기능 및 사용성, 취약점을 평가함으로써, 새로운 격납 장치의 최적화된 설계 요건과 강화된 특징을 도출하였음. 이와 함께 실시간 격납장치 개발에 필수적인 핵심 요소기술들을 확보하였음. 즉 격납장치의 위치 추적기술, 비휘발성 데이터 로깅기술을 확보하고 암호화/인증 기술에 대한 현황을 분석하였음. ○ 2차년도 - 2차년도에는 1차년도에 도출한 설계요건을 기반으로 프로토타입 장비를 제작한 후 성능을 평가함으로써 성능 개선안을 도출하였음. 한국화학융합시험연구원 및 한국원자력연구원에서 환경시험 및 방사선조사시험을 수행하였음. 또한 실용성 평가를 위해 한국원자력통제기술원과 공동으로 성능평가를 수행하였음. 이와 함께 실시간 검증 격납장치 소프트웨어 개발을 위해 기존 전자식 격납장치의 소프트웨어를 분석하고, 새로운 격납 장치 소프트웨어의 설계 요건을 도출하였음. 추가적으로 격납 장치의 핵심기술인 유사상황 경고기능, 암호화/인증 기술, 데이터 원격전송 기술들을 확보하였음. ◼ 2단계 ❏ 목표 [1차년도] 상용화 격납장치 및 운용 SW 개발 [2차년도] 상용화 장치 성능평가 및 운영매뉴얼 개발 ❏ 내용 ○ 1차년도 - 2단계 1차년도에서는 프로토타입 장치의 성능평가 경험 및 도출된 성능 개선안을 바탕으로 상용화 장치를 설계하고 제작함. 또한 PC 버전의 운용 SW를 개발하고 설계 요건을 만족하는지 베타 테스트를 수행함. 이와 함께 기존의 IAEA 및 국가 안전조치 장비들의 운영절차를 분석하여 실시간 격납장치의 장비 운영절차를 개발할 계획임. 표준화된 장비운영절차를 통하여 효율적인 실시간 격납장치 하드웨어 및 소프트웨어의 운영 및 유지보수가 가능할 것으로 기대함. ○ 2차년도 - 2단계 2차년도 연구개발에서는 제작된 상용화 격납장치의 성능을 평가하여 개선안을 도출할 계획임. 이를 기반으로 성능을 보완하여 최종적으로 상용화 시제품을 제작할 계획임. 또한 모바일 버전의 운용 SW(안드로이드 및 iOS)를 개발하고 이에 대한 베타테스트를 진행함. 이와 함께 국가 검사원을 위한 국문 버전과 IAEA 사찰관을 위한 영문 버전의 장비 운영 매뉴얼을 개발할 계획임. □ 연구개발성과 [1차년도 목표] 안전기술보고서 2건, 국내외 논문게재 1건, 학술발표 4건, 신규고용 1명 [2차년도 목표] 안전기술보고서 4건, 국내외 논문게재 1건, 학술발표 6건, 인력양성 1명, 시제품 제작 1건 [3차년도 목표] 안전기술보고서 4건, 국내외 논문게재 3건, 학술발표 6건, 특허출원 1건, 인력양성 2명, 상용화/SW등록 각 1건 [4차년도 목표] 안전기술보고서 4건, 국내외 논문게재 3건, 학술발표 7건, 특허출원/등록 각 2건, 인력양성 각 1명 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 활용계획 - 본 연구를 통해 개발되는 실시간 격납 장치 기술은 북한의 비핵화 대상 시설 및 장비, 핵물질의 격납을 위해 활용될 수 있음. 국내 원자력 시설과 같이 안전조치 요건을 모범적으로 준수하는 시설과 달리 북한 비핵화 대상 시설의 경우 안전조치 적용을 어렵게 만드는 다양한 위해 환경이 존재할 가능성이 매우 높을 뿐만 아니라, 격납 장치의 훼손 및 오작동, 전원 상실 등 정보 연속성(Continuity Of Knowledge, CoK)이 유지되지 않는 상황이 발생될 가능성이 큼. 이에 본 연구를 통해 개발되는 기술은 북한 핵시설 및 핵물질의 전용을 실시간으로 검증할 수 있는 기술로서 북한의 완전한 비핵화라는 최종적인 목표 달성을 위해 활용될 수 있음. - 격납 기술은 핵물질 계량 기술을 보조하는 수단으로서 안전조치 효율성을 높이는 주요 수단 중 하나임. 이러한 기술은 기본적으로 국내외 원자력 시설에서 활용될 수 있음. 즉 현재 활용중인 국가 봉인 및 IAEA 봉인 장치는 실시간으로 원격 검증이 어렵고, 사찰관이 직접 방문하여 전용 리더기를 통해 검증을 해야한다는 단점이 있음. 하지만 본 연구를 통해 개발되는 장비는 원격에서 실시간 검증이 가능하기 때문에 안전조치 효율성을 높이는 기술로 활용될 수 있음. - 본 연구를 통해 개발되는 격납 기술은 핵물질 및 방사성물질 등 원자력 분야가 아닌 다른 국가 안보 및 군사 목적으로도 활용될 수 있음. 다양한 이유로 어떠한 시설/장비/물건을 봉인해야 될 상황이 발생할 경우 본 연구에서 개발된 격납기술이 활용될 수 있음. 예를 들어 미사일 탄두 저장고에 설치하여 저장고 개방 여부를 원격으로 실시간 검증을 할 수 있으며, 국가 보안문서 및 귀중품을 보관하는 저장고 등 출입금지구역에서도 활용할 수 있을 것임. ○ 기대효과 - 안전조치 분야에서는 전통적으로 비용이 저렴하고 사용이 쉽다는 이유로 Metal Cap 및 Paper Seal을 광범위하게 활용하고 있음. 하지만 이러한 피동형 격납장치는 실시간 모니터링이 불가능하고, 장비 설치 및 검증을 위해 사찰관이 근접 접근을 해야 한다는 단점이 있음. 따라서 고방사선 구역에서의 활용도가 낮으며 사찰관의 방사선 피폭 우려도 존재함. 본 연구를 통해 개발되는 기술은 현장 검증의 필요성을 현저하게 줄임으로써 IAEA 사찰관 및 국가 검사원의 방사선 피폭을 저감할 것으로 기대함. - 기존의 격납장치는 훼손여부를 현장검사를 통해서만 확인이 가능하기 때문에, 핵물질의 탈취 및 정보연속성 상실 등 유사상황 발생 시 즉각적인 대응이 어려움. 따라서 실시간 모니터링이 가능한 격납장치의 개발을 통해 실시간 핵물질 통제 및 유사상황 발생 시 즉각적인 대처가 가능할 것으로 기대함. - 국가 핵비확산 체계의 구축 및 이행은 국제사회가 요구하는 규범 및 의무 이행의 일환으로서 관련 기술의 고도화를 위해 국가 주도의 체계적인 연구개발이 필요하며, 선진 격납장치의 개발 및 사찰 현장 적용 등 우수성 입증을 통해 안전조치 분야 기술 자립 및 국가 위상 제고에 기여할 수 있음. - 본 연구를 통해 안전조치 격납 기술을 확보함으로써 북한의 완전하고 불가역적인 비핵화를 위해 ‘폐쇄/불능화-신고-검증-폐기/해체-감시’에 이르는 일련의 과정에서 핵심 이해당사자인 우리나라가 주도적인 역할을 담당하는데 기여할 수 있음. 또한, 국내에서 개발된 기술을 활용한다면 북한 비핵화 활동 비용을 절감 할 수 있으며, 국내 안전조치 기술의 국제적인 위상을 높일 수 있음. (출처 : 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 전북대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIFullTextView?keyValue=05787966&dbt=TRKO&cn=TRKO202400016609

Benzofuroindenopyridine derivatives: Design, synthesis, mechanism of action, and evaluation of anticancer activity for development of selective topoisomerase IIα inhibitor

• 연구책임자 : □ 연구개요 • 전 세계 연구진에서 우수한 항암제를 개발하기 위하여 수십년 간의 부단한 노력을 기울였으나 임상적으로 사용 가능한 항암제는 수적으로 한정되어 있고 그의 적용범위도 암의 종류에 따라 제한되어 있음. • 임상적으로 사용하고 있는 기존 항암제의 활성, 독성 및 부작용, 내성 등의 문제점은 아직도 극복하여야 할 커다란 과제로 남아있으며, 기존 항암제의 문제점을 극복할 수 있는 효과적인 새로운 항암제의 개발에 지속적인 노력이 필요함. • Topoisomerase는 DNA topological change에 중심적인 역할을 하는 enzyme으로 DNA 전사, 복제, chromosome segregation에 필수적으로 필요한 nuclear enzyme임. • Topoisomerase 저해제 개발을 위하여 모핵에 벤조푸로 환과 인데노 환이 결합된 벤조푸로인데노피리딘 유도체에 대한 설계, 합성, Topo IIα 저해활성, 인간암세포에 대한 세포독성, 구조활성관계연구, docking study에 대한 연구를 수행함. □ 연구 목표대비 연구결과 • 수산기를 함유한 다이인데노피리딘 및 벤조푸로인데노피리딘 유도체를 설계하여 총 131종의 화합물 설계 및 합성 • topoisomerase IIα 저해활성 평가 및 human cancer cell line에 대한 세포독성 활성 평가 수행 • 수종의 화합물에서 대조화합물인 etoposide (87.9% topo IIα 억제활성) 보다 topoII α에 대한 선택적이며 강한 저해활성이 관찰됨. • 수종의 화합물에서 human cancer cell line에 대하여 대조물질인 etoposide 보다 강한 세포독성을 나타내었음. • 대부분의 화합물이 topoisomerase IIα 저해활성과 human cancer cell line에 대한 세포독성이 상관관계가 성립됨을 알 수 있었음. • 구조활성연구 결과 수산기를 함유한 화합물 혹은 수산기를 두 개 이상 함유하였을 경우 topoisomerase IIα 저해활성과 human cancer cell line에 대한 세포독성이 증가함을 관찰하였음. • docking study 결과 topoisomerase IIα 저해활성이 우수한 화합물이 topoisomerase IIα와 강하게 결합하여 저해활성이 나타남을 관찰하였음. • 본 연구결과를 토대로 연구기간 2년 동안 4편의 국제전문학술지(SCIE)에 게재하였으며, 4편의 특허등록을 완료하였고, 국제학술대회에 5회 발표하였음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) • 신규항암제 개발에 의한 자료 축적 및 항암제 개발연구를 수행하고 있는 타 연구진에 기초 자료 제공 • 효율적이며 경제적인 합성법 개발 및 공정 개선 등을 통한 기술축적 및 이의 응용 • 연구기술 및 능력의 축적에 따라 효율적인 검색 system의 개발 • 본 연구를 통해 합성된 화합물은 화합물 library에 추가되어 다른 후속연구에 활용 가능 • 기반특허권 확보: 신규 항암제에 관한 특허권을 확보함에 따른 안정적인 시장 확보 • 혁신 신약 개발에 대한 국가적 R&D 역량 강화에 기여 • 항암제의 넓은 시장성을 감안하여 볼 때 신규 항암제개발에 따른 경제성이 매우 높을 것으로 사료되며 관련 부가 가치 또한 매우 높으며, 국내 기술로 유용한 치료제를 개발할 경우 수입대체는 물론 해외시장 진출을 통한 이윤 창출 • 독성과 부작용이 적은 우수한 항암제의 개발은 신규 항암제에 대한 시장독점으로 이어져 정밀화학 산업의 기초 원료나 중간체 생산 산업 및 관련 시설, 설비 산업의 육성 발전에 기여 (출처 : 연구결과 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 영남대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIFullTextView?keyValue=05787966&dbt=TRKO&cn=TRKO202400006029

Study of the mechanisms underlying age-associated kidney dysfunction via alteration of the nuclear envelope

• 연구책임자 : ◻ 연구개요 사구체 특이적 lamin B1 cKO 마우스를 이용하여 노화, lamin B1, 사구체 기능으로 이어지는 유전적 경로의 상호 인과관계를 마우스의 개체수준에서 증명하고 lamin B1의 상위 신호전달경로 및 조절 기전을 규명함 ◻ 연구 목표대비 연구결과 ❍ 과제 계획서에서 제시한 연구목표 중 lamin B1에 의한 신기능 저하를 마우스와 초파리의 개체수준에서 분석하고자 하는 연구목표를 대부분 달성함 ❍ 구체적으로 성공적으로 진행한 연구는 다음과 같음 √ 마우스 사구체 각 세포의 노화에 따른 lamin B1 변화 측정 √ 사구체 특이적 lamin B1 KO 마우스의 생산 및 기본 분석 √ 사구체 특이적 lamin B1 KO 마우스의 분석을 통한 lamin과 신기능 간의 인과관계 확인 √ 초파리를 이용한 lamin B1의 신기능에서의 역할 및 상위 조절경로 규명 ◻ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ❍ 연구과제의 활용 계획 √ 다양한 노인성 질환의 제어를 위한 새로운 모델 제시 √ 본 연구에서 사용된 실험모델을 활용한 다양한 공동연구 추진 √ 당뇨병성 신증 등 유사 신장 질환에 확대적용 ❍ 기대효과 √ 노인성 신기능 저하에 대한 lamin을 매개로 새로운 연구방법 활성화 √ Lamin B1 상위 조절 경로의 연구를 통해 신장 질환 치료 후보물질 발굴 √ 사회 전체의 노령화로 인해 급격히 증가하는 의료비 부담 완화 (출처 : 연구결과 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 순천향대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIFullTextView?keyValue=05787966&dbt=TRKO&cn=TRKO202400009355

Next-generation Universal SCNT-PSCs construction and development based on Somatic Cel Nuclear Transfer (SCNT)

• 연구책임자 : □ 연구개요 재생의학에 있어서 줄기세포를 세포치료제로 이용하기 위해서는 면역 적합성의 극복이 필요함. 이를 위해 환자의 세포를 추출하여 체세포 핵치환 또는 유도만능줄기세포를 제작하여 다시 환자에게 이식하는 방법이 가장 보편적으로 알려져 있으나, 이는 자신의 세포를 이용해야하기 때문에 세포치료제로서 일부 제한점이 있음. 본 연구의 목표는 기존의 만능공여자 세포주 구축에 따르는 여러 약점을 보완하기 위해 체세포 핵치환 기술을 이용한 만능공여자 세포주를 구축하여, 분화된 면역세포의 면역회피 기전 및 세포치료제로서의 안전성 검증을 통해 체세포복제 만능공여자세포의 전임상 단계 연구적 가치를 입증하고자 함 □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구에서는 B2M 유전자를 표적으로하여 HLA class I 분자의 넉아웃을 통해 동종 T세포의 반응을 유도하지 않는 ‘Off-the-shelf’개념의 면역거부회피를 통해 저면역세포치료제를 개발하고자 연구를 진행하였음. 본 연구는 저면역원성 체세포복제 배아줄기세포를 수립하여 NK세포와 γδ T 세포로 분화를 유도하여 B2M 유전자가 소실되어도 정상적인 면역세포로의 분화 가능성을 제시함. 나아가서, 저면역 만능공여자 체세포복제 배아줄기세포주 수립을 위해 B2M 유전자를 표적으로 하여 HLA class I 분자를 넉아웃하고, 이어서 CIITA유전자를 표적으로 하는 HLA class II transcription factor를 넉아웃 하여, 항생제 처리를 통한 세포주 선발을 진행하였음. 기존의 면역관련 유전자 편집세포주의 체세포복제 배아줄기세포주 수립의 가능성을 높이고자 NMN을 체세포복제배아에 처리하여 배아줄기세포주 수립을 위해 배반포 품질을 향상시키는 연구에 도입하였음. 체세포복제 후 난자에 NMN을 처리하여 각 그룹별로 배반포 갯수, 생성된 배반포의 전체 세포수 및 내부세포괴 갯수의 분석을 통해 체세포복제 배반포 품질을 향상시키는 결과를 획득하였음. 나아가서 기확립된 Class I/II 넉아웃 유전자 편집 세포주를 사용하여 체세포복제시 CD47을 주입하여 다중 유전자 편집 체세포복제 배아줄기세포주 수립을 목표로 연구를 진행하였음. 하지만 의외의 결과로 CD47을 overexpression 시킬 경우 체세포복제 배반포 생성이 높은 효율로 증가되는 것을 확인함. 또한 본 연구의 연장선으로 6주령의 human fetus skin fibroblast cells 분리하여 대량 배양하였으며, 공여자 적합성 평가 완료하였음. 목표대비 결과를 끌어내는 게 순조롭지 않았으나 연구과정 중 의도치 않은 여러 발견을 통해 특허출원을 하고 목표에 가까운 결과를 도출하였음. □ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 면역결핍 체세포복제 배아줄기세포주 수립 기술은 그동안 만능공여자 배아줄기세포주 구축에 따르는 여러약점들을 보완할 수 있으며, 그 외의 많은 유전자 편집 체세포 복제 배아줄기세포 치료제를 개발하는 데 있어 활용가능성을 기대할 수 있음. 기존의 체세포복제 배아줄기세포주 수립의 장애를 극복하기 위해 발굴한 고품질 체세포복제 배반포 생산 효율인자는 각종 체세포복제 배아줄기세포주 세포치료제 개발에 도입하여 낮은 복제배아 효율을 극복할 수 있는 원천기술 개발로의 활용 가능 (출처 : 연구결과 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 차의과학대학교
• 발행년도 : 20240300
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Research on high-reliable SiC power semiconductor devices or space environment applications

• 연구책임자 : □ 연구개요 우주탐사선 및 인공위성 전력시스템에서의 핵심부품인 전력반도체는 우주환경에서의 강건함을 보장하기 위해서 매우 높은 수준의 내방사선 신뢰성이 요구된다. 특히, 전력반도체는 우주환경에서의 발전, 에너지 저장, 전력 분산, 전력 제어 및 시스템 보호 역할을 하기 때문에 전력반도체의 우수한 내방사선 특성을 확보하고 수명을 정확히 예측하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 내방사선 특성이 우수한 SiC MOSFET을 활용하여 우주급 내방사선 검사와 함께 전기적특성의 열화현상을 모델링하고 신뢰성을 개선하기 위한 소자 구조 및 공정에 대한 연구를 수행하고자 한다. TCAD 시뮬레이션에서 우주환경을 전산 모사하여 SiC MOSFET의 TID (Total ionizing dose), SEE (Single event effects) 및 DDD (Displacement Damage Dose)를 분석하고 전기적 특성 열화 메커니즘을 해석한다. 또한, 실제 양성자 및 중이온 가속기를 활용하여 SiC MOSFET 개별소자에 조사하고 개발된 수명예측 모델을 검증 및 보완한다. 최종적으로는 규명된 열화 메커니즘을 완화할 수 있는 SiC MOSFET의 구조 및 공정을 연구·개발하는 것이 목표이다. □ 연구 목표대비 연구결과 실제 SiC MOSFET 소자에 감마선 및 양성자 등의 방사선을 조사하여, 전기적 특성을 측정하고 특성 변화에 관한 열화 메커니즘을 규명하였다. 실제 실험 결과를 TCAD 시뮬레이션에 대입하여 감마선 조사 전산 모사를 완료하였다. 감마선 조사 후 MOS capacitor를 통해 산화막 특성을 추출한 결과, ε_ox의 감소를 통해서 감마선 조사에 의한 물질의 결합구조 변화를 확인하였다. 감마선 조사 도즈에 따라 QF가 증가하는 것으로 총 이온화 선량 효과의 발생을 검증하였다. 또한, 감마선과 양성자를 조사하였을 때, BV가 6 % 정도 감소하였다. 이는 감마선 조사 영향으로 인해 Edge Termination에 위치한 두꺼운 field 산화막 내부 고정 전하량이 증가해 공핍 영역 의 곡률이 감소하게 되어 이 영역에 전계가 집중되면서 항복특성이 열화 된다. 이를 검증하기 위해 TCAD 시뮬레이션을 이용하여 SZ-JTE 구조 의 edge termination에 실험을 통해 추출한 산화막 내부 고정전하 값을 대입하였고, 전계 분포 분석으로 열화 메커니즘을 검증하였다. 아울러, 실제 우주환경과 유사하게 켜진 상태의 방사선 조사 영향을 분석하기 위해서 감마선 환경에서 SiC MOSFET에 인가된 게이트 바이어스에 따른 영향을 분석하고, 전기적 특성 측정 및 TCAD 시뮬레이션을 수행하여 열화 메커니즘을 검증했다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 전력반도체 감마선 및 양성자 조사 영향에 대한 분석과 내방사선 설계 및 검증 연구는 국내에서는 활발하게 진행되지 않은 부분이기 때문에 우주급 전력반도체 연구 활성화에 기여할 수 있을 것으로 판단된다. 이러한 연구결과는 향후 고신뢰성 전기자동차용 전력 반도체의 개발에도 적용 가능하여 활용분야가 확대될 것이라고 예상된다. 향후 위 연구결과를 기반으로 내방사선 SiC 전력반도체의 설계 및 공정에 대해서 후속 연구를 진행하고자 한다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 국립금오공과대학교
• 발행년도 : 20240300
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Excitation and Propagation of Fast Magnetosonic Waves in the Magnetosphere and Their Role in Radiation Belt Electron Scattering

• 연구책임자 : □ 연구개요 본 연구의 목표는 자기권 내에서 흔히 발생하는 플라스마 파동의 한 종류인 자기음파 파동의 생성 및 전파를 이해하고, 이 파동이 방사선 대를 구성하는 고에너지 전자에 미치는 영향을 정량적으로 조사하는 것이다. 입자-파동 상호작용이 방사선대를 구성하는 고에너지 전자의 양과 에너지를 결정한다는 것은 최근 종료된 NASA의 Van Allen Probe 미션으로부터 확실시되었다. 자기권 내에서 흔히 발생하는 플라스마 파동의 한 종류인 magnetosonic 파동 또한 입자 -파동 상호작용으로 이들에게 영향을 끼칠 수 있다고 알려져 있다. 그러나, 다른 파동들과 다르게 magnetosonic 파동의 본질에 대해서 더 깊은 연구가 필요하며, 이를 바탕으로 이 파동이 방사선대를 구성하는 고에너지 전자에 미치는 영향을 정량화하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 particle-in-cell 코드를 이용하여, 현실적인 다차원 공간에서 이 파동을 구현하고, 이로부터 관측적 제한으로 얻기 힘든 파동의 특성을 유추하며, 구현된 파동 내에서 운동하는 고에너지 전자들의 궤적을 추적 함으로써 전자에 미치는 영향을 정량적으로 알아보고자 한다. □ 연구 목표대비 연구결과 첫째, 관측적 사실들을 최대한 반영한 particle-in-cell 시뮬레이션을 수행하여 얻은 결과를 분석한 결과, 링 형태의 양성자 분포가 넓은 위도상에 분포함에도 불구하고, 관측에서 나타나는 것과 같이 발생한 자기음파의 세기가 자기 적도 근처에서 피크를 이루고 적도에서 벗어날수록 그 세기가 지수함수적으로 감소함을 보였다. 우리는 적도에서 벗어날수록 자기장 세기 변화에 기인해 파동이 자기 적도를 향하는 굴절(refraction)을 겪어 파동의 지속적 증폭이 방해받지만, 적도 근처에선 자기력선의 곡률 변화가 미약해 한 장소에서 상대적으로 오래 머물면서 연속적으로 증폭될 수 있음을 밝혔다. 둘째, 자기음파의 수직 방향 전파 특성을 고려한 양성자 산란을 결정짓는 확산계수 계산 방법을 제시하였다. 기존의 확산계수 계산 방법은 수식의 발산을 피하고자 수직 방향의 파워를 인위적으로 제한해 왔다. 우리는 준 수직 방향의 파동 성분만큼(또는 그보다 더 큰) 수직 방향이 파동 성분도 환전류대 양성자 산란에 기여함을 보여주었다. 셋째, 자기음파와 상호작용에 의한 양성자 산란이 기존 믿음과 다르게 낮은 에너지 영역에서는 비효율적임을 이론적으로, 관측적으로 보여주었다. 따라서, 우리는 기존에 제시된 자기음파-저온 양성자-EMIC 파동의 에너지 전달 과정의 첫 번째 연결 고리를 재고해야 함을 제시하였다. 넷째, 산소 이온 자기음파의 발생빈도와 특성을 처음으로 통계적으로 조사하였다. 우리는 이 파동의 공간적, 시간적 분포와 파동의 편극 특성을 통계적으로 보여주었고, Ion Bernstein 불안정성을 일으킬 수 있는 ring-like 분포함수가 동반되는 것을 확인하였으며, 이 파동에 의해 가열됐을 저온의 이온 분포함수의 특징도 발견하였다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 지구 방사선대의 고에너지 입자들은 인공위성에 작게는 single event upset과 위성 내부 대전, 크게 는 위성 통신두절 및 내부 시스템 손상 등을 유발하여 군사적, 사회적, 경제적 피해를 줄 수 있다. 따라서 방사선대 양의 정확한 예·경보는 인공위성에 줄 수 있는 피해를 미리 예방하는 데 중요하다. 자기권에서 입자-파동 상호작용이 고에너지 입자의 운동을 결정하는 것은 이미 잘 알려져 있다. 이 연구에서 얻어진 향상된 자기음파의 물리적 이해가 정확한 방사선대 예측에 큰 역할을 할 것이다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 충남대학교
• 발행년도 : 20240300
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AI-based Tomotherapy treatment plan DQA passing rate prediction System for improving treatment accuracy

• 연구책임자 : □ 연구개요 본 연구의 목표는 토모테라피 치료계획에 사용되는 여러 매개변수와 DQA 결과의 상관관계 분석 및 Dosiomics를 통한 선량분포와 DQA 결과의 상관관계를 분석하고 이에 따른 feature들로 복합적인 머신러닝을 구성하여 DQA 결과를 예측하고 치료계획 시 조정이 필요한 매개변수를 제시하는 인공지능기반 시스템을 구축하는 것임. 최종적으로 토모테라피 치료 정확도 및 안정성 향상을 위한 인공지능 기반 방사선 치료계획 보조 시스템(RTP assistant system)을 구현하고자 함. □ 연구 목표대비 연구결과 - 가톨릭 중앙의료원 산하 병원에서 수집한 다양한 토모테라피 시스템 기반 암환자의 치료계획 및 DQA 결과 데이터를 기반으로 다양한 환자 집단의 데이터를 확보함. - 수집된 데이터를 기반으로 방사선 치료계획과 DQA 결과 간의 상관관계를 분석하고 특정 치료계획 매개변수가 DQA 결과에 미치는 영향을 확인함. - 연구에서 개발된 다양한 회귀, 분류, 앙상블 모델을 비교 분석한 결과 Voting Classifier와 Stacking Classifier가 가장 높은 성능을 보임. - 토모테라피 치료계획의 매개변수 조정과 선량분포의 변화가 DQA 결과에 미치는 영향을 정량적으로 예측할 수 있는 인공지능 모델 성능 향상 및 최적화 - 모든 모델에 최적화 된 하이퍼 파라미터들을 적용하여 임상 현장 활용을 위한 예측 성능 평가를 수행함. - 도출된 파라미터들을 재계획에 반영 후, Pass rate 평가를 통해 인공지능 기반 토모테라피 방사선 치료계획 보조 시스템을 구축함. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) [연구과제의 활용계획] － 본 연구를 통해 토모테라피 DQA 결과를 예측하는 모델을 개발함으로써 DQA 측정 전에 실패할 가능성이 있는 치료계획을 미리 확인할 수 있음. 이는 임상 적용 시 DQA 시간과 비용을 줄일 수 있으며 치료계획의 정확도를 보장할 수 있음 － 가톨릭 중앙의료원 산하 병원 데이터를 이용함으로 Tomotherapy Hi-art, Radixact X7, Radixact X9 등 모든 토모테라피 시스템에 적용할 수 있음. － 개발한 시스템을 기반으로 토모테라피 포함 다양한 방사선치료 장비를 이용한 IMRT, SBRT, SRS 등의 다양한 치료기법의 방사선 치료계획 데이터를 수집 및 연구하여 인공지능 기반 통합 DQA 분석 프로그램을 개발할 수 있으며, 인공지능 기반 방사선치료 보조 시스템으로써 고정밀 방사선치료의 정확도를 향상시킬 수 있음. [기대효과] 1. 기술적 측면 - 본 연구기관에서는 다양한 토모테라피 장비(Hi-Art, TomoHD, Radixact X7, Radixact X9)와 치료방식(Tomo-helical & Direct)이 가능하여 광범위한 환자 데이터 수집 가능함. 이러한 환자 데이터들을 학습시킴으로써 한 가지 조건에 국한하지 않고 범용적으로 토모테라피 치료에 적용 가능함. - 본 기관에서는 상기 내용과 같이 다량의 축적된 데이터를 수집 및 학습시킬 수 있는 환경이 조성되어 있기 때문에 결과 예측 모델에 대한 높은 정확성을 기대할 수 있음. 2. 경제적 ․ 산업적 측면 - DQA를 실시했을 때 결과를 기준으로 허용범위 이내면 치료를 진행하지만, 벗어나는 경우 재치료 계획을 시행해야 함. 본 연구를 통해 결과에 영향을 미치는 치료계획 매개변수를 미리 파악하고 이를 고려한 치료계획을 진행한다면 방사선치료를 위한 준비 시간이 단축될 것이며, 단축된 시간만큼 치료 시간을 확보할 수 있음. - 방사선치료 수요가 증가함에 따라 방사선치료 기술에 대한 시장성이 큰 현단계에서 개발한 시스템에 대한 전략을 세워 독보적인 위치를 확보한다면, 시장 선점에 따른 수입대체 및 수출로 인한 국부 증대가 기대됨. (출처 : 연구결과 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 가톨릭대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIFullTextView?keyValue=05787966&dbt=TRKO&cn=TRKO202400008879