□ 연구개요 - 환자 중심의 통합적인 정보 분석을 통한 방사선 치료 반응 사전 예측 모델 구축 - 유전체 기반 방사선 치료 반응 예측 유전 경로 변이 발굴 - 환자 대상 유전 경로 변이에 따른 치료 반응 예측성 검증 - 특이 환자 대상 유전체 분석을 통한 독립적 변이 가능성 탐색 □ 연구 목표대비 연구결과 - Cancer Cell Line Encyclopedia (CCLE) 등재 암종 세포주에서 방사선 치료 반응 연관 유전 변이 목록 확보 : 국제 협력 네트워크를 통해 기존 발표된 부분 이외의 추가 암종 정보 확보하였음. : Yard BD, Adams DJ, Chie EK et al. Nat Commun. 2016;7:11428. - SNUH FIRST Cancer Panel 등재 환자군에서의 방사선 치료 반응 연관 유전 변이 분석을 통한 주요 대상 질환 발굴 : 방사선 치료 반응 연관 유전체 발굴 결과를 논문으로 발표하였음. : Jang BS, Chang JH, Jeon SH et al. Cancer Res Treat. 2022;54:383. - 환자군 대상 유전체 분석을 통한 치료 반응과 유전 변이 경로와의 연관성 검증 : 유전체 기반 치료 반응 예측 모델의 구성에 대한 논문을 발표하였음. : Jeon SH, Chie EK. Cancer Medicine. 2023 Jan 9 - 대상 환자의 인구학적 정보와 검체 및 영상 정보 등의 임상 정보와 유전체 정보의 통합적 분석을 통한 방사선 치료 반응 예측 모델 개발 : 임상 정보 기반의 예측 모델과 영상 정보 기반의 반응 연관 논문을 발표하였음. : Lim YJ, Song C, Jeon SH et al. Dis Colon Rectum. 2021;64:60. : Jeon SH, Lim YJ, Koh JM et al. Radiother Oncol. 2021;162:124. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) - 방사선 치료의 역할이 확립된 질환에서는, 치료 전 반응 예측을 통하여, 진행하는 고령화 등으로 점차 늘어나고 있는 수행 능력이 불량한 환자 중 비수술적 치료의 적용이 가능한 환자의 사전 선발이나, 치료 반응 불량 예상 환자의 사전 치료 강화로 인한 치료 효과 최적화를 기대할 수 있음. - 방사선 치료의 대상이 되는 다양한 암종의 다양한 상황에서 환자군 전체를 대상으로 하는 치료 효과 증진 또는 삶의 질 개선이 아닌, 요구도가 높은 환자들에 선택적인 적용으로 직접적인 개선 및 영향 평가가 가능함. - 치료 적용 대상의 최적화로 개별 환자 치료 효과 최적화를 통한 실질적인 환자 개별 맞춤형 정밀 치료의 시작 기반 구축이 가능함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 지의규
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 방사선 치료;반응 예측;유전체 정보;통합 분석; 2. radiotherapy;response prediction;genomic information;integrative analysis;

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;

연구개요 알파입자 생체 외 분포 모니터링 알파선 영상장치 개발: 생체 외 조직(ex-vivo in tissue)에서 알파입자 분포 모니터링을 위한 알파선 영상장치 구성 및 그 응용기술 개발을 위한 접근으로, 1) 섬광체와 검출기특성을 분석하여 설계하고, 2) 알파선 생체영상을 모니터링하기 위한 프로토타입 섬광체기반 알파선 영상장치를 개발하고, 3) 이를 이용한 2차원 영상화 기반기술 개발을 목표함. 연구 목표대비 연구결과 1) 1차년도 : 알파선 영상장치 핵심설계요소 연구 (검증 및 디자인) - 수행완료 - 몬테카를로 시뮬레이션을 이용한 알파선 영상장치의 섬광체의 섬광효율과 광센서 검출효율 핵심설계 분석 - 검출부(섬광체 및 광센서)의 구성 및 특성평가 - 프로토타입 알파선 영상장치 시스템 최적화 설계 - 알파핵종(Ac-225, Am-241)을 이용한 프로토타입 알파선영상장치 영상화기술개발 : 알파핵종 검출특성을 분석하고 적용 가능한 고효율 개선방안 도출 2) 2차년도 : 알파선 영상장치 구성 및 제작 (성능시험 및 최적화) - 수행완료 - 프로토타입 알파선 영상장치 실용모델 구성 및 시작품 제작 - 프로토타입 알파선 영상장치 성능시험 및 최적화 - 프로토타입 알파선 영상시스템 2차원 영상화기술 소프트웨어 개발 및 평가 - 선형성, 균일성, 선량분포, 공간분해능의 정량적 지표를 이용한 프로토타입 알파선 영상장치 평가 3) 3차년도 : 알파핵종 생체외 조직에서의 알파선분포 획득 영상평가 - 수행완료 - 알파선 영상장치 획득영상 평가 (시뮬레이션 분포영상 반영) - 팬텀 영상평가 및 알파선 선량분포 영상분석 - 알파핵종 Ex-vivo시료의 알파선분포 최종성능평가 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) o 비균질성(Heterogeneity)의 생체조직에서 알파입자의 분포를 영상화함으로 정확한 정량평가를 할 수 있음. o α입자, β선으로부터 전달된 에너지가 균일하게 분포할 수 없는 생체조직에서 이질성 및 미세환경의 분포를 영상화할수 있는 영상장치 개발이 시급함. o 알파핵종의 알파방사선 측정의 핵심소재인 방사선 변환물질과 영상획득 소자의 최적화로 구성된 알파카메라로 알파핵종치료 생체외 시료들의 분포를 영상화함으로 세포 수준에서의 선량반응평가와 선량분포를 정량적으로 평가할 수 있음. o 안전한 방사선 용량을 결정할 수 있으며, 관심 표적 종양조직과 정상조직 부피내의 분포를 평가할 수 있기에 신약개발 및 치료방법개발에 활용될 수 있음 o 알파핵종의 분포를 정확하게 모니터링 함으로써, 알파선의 치료효과 검증의 극대화를 실현할 수 있음. o 핵의학 및 분자영상분야에서 종양치료를 위한 알파핵종 표적치료에 예후평가 지표로 활용될 수 있음. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김종국
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 알파선 영상장치;알파핵종;생체외 분포 모니터링;알파방사선;알파입자 치료효과; 2. Alpha imaging device;Alpha emission nuclide;Ex vivo monitoring;α-ray radiation;α-particle therapeutic effect;

Ⅳ. 연구개발결과 1. 방사선사용 시설의 외부 방사선량률, 방사성물질에 의한 표면오염도를 주기적 또는 필요시 상시적으로 측정하여 작업 환경의 방사성 준위를 법적 기준치 이하로 낮게 유지·관리함으로써 방사선 안전성을 확보하였다. 2. 방사선작업종사자의 평균유효선량은 핵의학과를 제외하고 기록준위 이하를 기록하였고 가장 많은 피폭선량이 발생한 핵의학과 방사선작업종사자의 1～3분기 집단선량은 7.84 man-mSv 수준이었다. 3. 대한산업보건협회 및 원내에서 작업자들의 건강검진을 실시하였으며 몇몇의 재검자를 제외하고는 모두 정상이었다. 4. 작업자의 안전교육은 기본교육 및 직장교육으로 분류하여 시행하였다. 5. 혈액조사기 및 코발트조사시설에 방사성동위원소 보안관리 시설을 운영하여 도난 및 방사선테러를 방지하였다. 6. 액체 방사성폐기물의 방사능 농도가 기준치 이하일 때 환경에 배출하였다. 7. 한국원자력안전기술원에서 시행하는 정기검사는 서면 심사로 대체하였다. (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 김정기
• 주관연구기관 : 동남권원자력의학원
• 발행년도 : 20230100
• Keyword : 1. 방사선안전관리;방사선장해방어;종사자;피폭선량;교육;방사성동위 원소보안관리;정기검사;방사선사고;건강진단;방사선작업종사자;방사성폐기물; 2. Radiation safety and management;Radiation workers;Radiation dose;education;Radioisotope security system;Regular investigation once a year. Radiation accident;radioactive waste;Protection of radiation effects;R.I security system;Regular investigation;Radiation waste;

Ⅳ. 연구개발결과 ○ 공개 데이터베이스를 활용하여 바이오마커 후보의 전사체 분석 ○ 바이오마커 후보의 전사체 분석을 통해 활용 가능한 화합물 발굴 및 평가 ○ 동물모델에서 방사선보호제 후보물질의 개체수준 유효성 평가 ○ 방사선보호제 후보물질의 작용기전 확인 ○ 혈액 분리칩과 후보물질 감지칩이 통합된 진단키트 개발 ○ 암 진단·치료용 후보인자 패널 탐지 바이오칩 기술의 유효성 평가 ○ 후보물질 정밀 탐지를 위한 전기화학적 시료(바이오마커-프로브) 반응 분석용 소프트웨어 구축 ○ 후보물질 정밀 탐지 시료 반응 정량화 및 최적화 ○ 혈액생검 분석 키트(카트리지) 전용 리더 장치 시작품 제작 ○ 혈액분리 바이오칩 시작품 제작 ○ 혈액분리 바이오칩에서 혈구 계측 효율 측정을 위한 백혈구 염색법 구축 ○ 신규 방사선 바이오마커의 암 진단 및 치료 세포 내 유효성 평가 ○ 신규 방사선 바이오마커의 암 진단용 압타머 개발 및 최적화 ○ 바이오마커의 압타머 활용 암 진단 및 치료용 바이오키트 시작품 개발 ○ 암 진단 및 방사선치료 예후 예측용 신규 바이오마커 HRP-3의 생물학적 유효성 평가 완료 ○ 신규 바이오마커 HRP-3 활용 진단용 바이오키트 제작을 위한 압타머 최적화 실시 완료 ○ HRP-3 바이오마커 및 압타머 이용한 바이오키트 시작품 1종 개발 및 제작 완료 ○ HRP-3 압타머쌍을 이용한 진단용 바이오키트 시작품 사용 최적 프로토콜을 완성 ○ 딥러닝 기반 방사선 반응 조절 인자 탐색 생명정보공학 소프트웨어 개발 ○ 내방사선 기능 구현을 통한 방사선 환경 적합 IoT 커넥터 성능 개선 및 시제품 제작 (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 안지연
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20230200
• Keyword : 1. 방사선의공학;바이오칩;바이오키트;바이오마커;플랫폼;IoT커넥터; 2. Radiation medical engineering;Bio-chip;Bio-kit;Bio-marker;platform;IoT connector;

Ⅳ. 연구개발결과 • 빅데이터 분석 기반 방사선 치료 반응 진단 인자 후보군 발굴 및 기전 규명 연구 - 방사선 치료 반응 인자 발굴 및 기전 규명 - 뇌암줄기세포 방사선 반응 후보군 발굴 및 기전 규명 - 타겟 miRNA 발현 유도물질의 작용기전 기반 방사선치료예측 활용 연구 • 방사선 바이오 자원 구축 및 고도화 - 방사선반응 세포모델 확보 - 방사선 치료 및 반응제어 기술의 유효성 평가를 위한 동물 모델 구축 - 방사선-의공학 융합 진단 치료 평가 시스템 확립 • 방사선 치료 저항성 진단 및 선도치료물질 고도화 - 방사선치료 저항성 진단 표적시스템 고도화 - 방사선치료 First-in class 차세대 방사선 치료 고도화 - 방사선치료 선도 물질 전임상 평가 및 선도물질 • 방사선 치료부작용 제어 후보물질 검증 - 방사선 유도성 폐섬유화 손상제어 물질 발굴 - 방사선 유도 유전자손상 제어물질 발굴 및 검증 - 방사선 치료부작용(뇌손상, 심장독성) 제어물질 발굴 및 검증 - 방사선치료 조직손상관련 단백질 변화 추적 및 기전 연구 (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 김광석
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20230200
• Keyword : 1. 방사선치료;바이오마커;분자진단;방사선 신약;방사선민감;방사선보호; 2. radiotherapy;biomarker;molecular diagnosis;radiation medicine;radiosensitivity;radioprotectant;

Ⅳ. 연구개발결과의 기대효과 1. 현재 난치성 폐암의 예후는 매우 불량하다. 본 연구를 통해 기존의 표준 치료인 세포 독성 항암 치료보다 우월한 치료법에 대한 지식을 얻을 수 있다면, 치료 성적의 향상으로 인한 경제적 효과뿐만 아니라 부작용 감소에 따른 치료비용의 절감, 삶의 질 향상에 따른 비용 효과 등 사회 경제적으로 큰 이익을 얻을 수 있을 것으로 기대된다. 2. 유방암 환자의 치료에 가능한 원천물질 발굴 및 작용 기전 규명을 통하여 새로운 신약개발의 기초자료 data를 얻는 것이 가능할 것으로 생각된다. 기관으로는 특허 출원 등이 가능하며, 타 장기 암으로의 연구 확장을 할 수 있을 것으로 생각된다. 3. 폐경 전 유방암 환자 연구 및 2차암 예후 연구를 통하여는 환자 개개인의 상태에 따른 치료방향 결정을 위한 임상 연구의 기초자료 마련이 가능할 것으로 기대된다. 4. 전임상 시험모델로서 3D 오가노이드 배양 기반 플랫폼은, 약물 스크리닝, 환자 오가노이드 바이오뱅킹과 이를 기반으로 한 환자별 맞춤형 약물 스크리닝, 환자의 생명 정보 분석과 연계한 정밀의학의 플랫폼, 유전체 교정 기술과 연계한 재생 의학 분야의 적용 가능하다. 5. 환자 유래 오가노이드–유전체-임상정보 통합 플랫폼을 통한 방사선 치료분야의 정밀의료 프로토콜을 확립하고 임상연구기반 강화 및 치료효과 증진에 이바지한다. 6. 기존 동물실험을 대체할 수 있는 오가노이드 기반 비임상 연구기반을 확립하여 약물 및 방사선 치료 분야 연구를 활성화하고 방사선 민감성 조절관련 신규약물들을 발굴하여 신약개발 및 유효성 검증 패널을 개발한다. 7. 환자 유래 암 오가노이드 바이오뱅크 구축 및 이를 바탕으로 한 대내외 연구기관과의 협력 연구를 활성화하여 새로운 사업 모델의 발굴하고 협력연구를 활성화한다. 8. 난치성 암종의 세포 내 신호 전달 인자 및 관련 변화 분석을 통한 방사선 치료 효율을 증진시킨다. 9. 방사선의학연구에 특화된 인체자원 인프라 구축으로 방사선의학 기초 및 임상연구의 활성화에 기여한다. 10. 암의학 관련 분야의 연구에 지원함으로써 신약개발, 정밀의료 등 차세대 보건의료연구의 발전에 기여한다. 11. 연구자 니즈를 충족한 인체자원의 체계적 수집을 통해 인체자원 활용도 제고 12. KOLAS 공인생물자원은행 인정 유지를 통한 인체자원 질 향상과 고객 만족 기여 13. 인체자원 분양을 통한 국내 바이오산업 경쟁력 제고 (출처 : 요약문 7p)

• 연구책임자 : 송강현
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20230200
• Keyword : 1. 방사선의학;임상시험;오가노이드;방사선치료;유방암;정밀의료;표적 항암제;유전체분석;바이오뱅크;인체자원;육종;바이오마커;알파핵종; 2. Radiology;Clinical Precision Medicine;Organoid;Investigator-Initiated Trial;Clinical Research;Bio-marker;Breast Cancer;Genomics;Biobank;Human biospecimen;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 김효진
• 주관연구기관 : 동남권원자력의학원
• 발행년도 : 20230100
• Keyword : 1. 품질보증;선량평가;표준조사;전좌;인공지능; 2. QA;Dosimetry;Standard irradiation;Translocation;AI;

Ⅳ. 연구개발결과 1. 생쥐 testis의 Spermatogonia stem/progenitor cell을 matrigel을 활용하여 in vitro 배양하고 marker들의 발현을 확인함 2. 생쥐 Hematopoietic stem/ progenitor cell을 이용한 colony forming assay와 생쥐 혈액 분석을 통해, testis와 달리 고선량률 방사선에 의해 더 심함 독성이 유도됨을 확인함 3. 확립된 줄기세포주인 UCB-MSCs를 이용하여 저선량률 및 고선량률 방사선이 줄기세포의 분화, 세포주기 및 성장에 대한 영향을 확인함 (출처 : 요약문 3p)

• 연구책임자 : 이창근
• 주관연구기관 : 동남권원자력의학원
• 발행년도 : 20230100
• Keyword : 1. 저선량 방사선;선량률;정자발생단계;정소줄기세포;조혈모세포; 2. low-dose radiation;dose-rate;spermatogonia stem cell;hematopoietic stem cell;

Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성 (필요에 따라 제목을 달리할 수 있습니다) 안구 림프종 방사선 치료 시 3D 프린터를 이용한 수정체 차폐의 유용성 검증 Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위 (필요에 따라 제목을 달리할 수 있습니다) 1. 금속 3D 프린터 물질 조사 및 특성 연구 - 몬테카를로 전산모사를 위한 전자선 가속기 모델링 및 빔 매칭 - 몬테카를로 전산모사를 이용한 후보 물질의 차폐성능 평가 2. 3D 프린팅 차폐체 제작 및 차폐성능 평가 - 전산모사 데이터와 실측 데이터 비교를 통한 차폐 적정성 평가 - 3D 프린팅 차폐체의 모양 재현성 및 선량 특성 평가 - 3D 프린팅 차폐체의 차폐성능 비교 3. 맞춤형 차폐체 제작 및 방사선 치료에 적용 - 전자선 치료 시 3D 프린팅 수정체 차폐체와 기존 수정체 차폐체 사용에 따른 안구 주변 선량 분포와 비교 분석 - 3D 프린터를 이용한 환자 맞춤형 수정체 차폐 유용성 평가 Ⅳ. 연구개발결과 (필요에 따라 제목을 달리할 수 있습니다) 1. 금속 3D 프린팅 차폐체 제작 2. 고에너지 전자선 차폐효율 검증 3. 금속 3D 프린팅 기반의 수정체 차폐체 제작 및 검증 Ⅴ. 연구개발결과의 활용계획 (필요에 따라 제목을 달리할 수 있습니다) 1. 3D 프린터를 활용한 전자선 차폐체는 기존 전자선 차폐체와 비교하여 차폐성능 및 선량분포의 큰 차이가 없다면 안구 림프종 방사선 치료에 적극적으로 활용 가능함. 2. 3D 프린터를 이용한 환자 맞춤형 차폐체 물질 및 제작공정의 가이드 라인을 제시. 3. 환자 맞춤형 차폐체를 이용하여 방사선에 민감한 수정체 및 안와 주변의 정상조직을 보호하면서 정확한 치료가 가능할 것으로 기대됨. (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 문영민
• 주관연구기관 : 동남권원자력의학원
• 발행년도 : 20230100
• Keyword : 1. 방사선치료;방사선 차폐;금속 3D 프린터;고에너지 전자선;원발성 안와 림프종; 2. Radiation theraphy;radiation sheilding;metal 3D printer;high energy electron;Primary Intraocular Lymphoma;