□ 연구개발 목표 및 내용 ◎ 최종 목표 ○ 산재되어 있는 미세먼지 데이터 수집/정제/분석/적재 - 공공과 민간에 산재된 미세먼지 관측 데이터를 수집하고 품질관리를 통해 고해상도·고품질의 미세먼지 관측자료 생산 - 미세먼지 관측 공백 해결을 위한 위성 기반 미세먼지 추정 알고리즘 개발 및 생산 - 미래의 대기질 예측을 위한 하이브리드 예측 시스템 구축 - 수집/분석된 미세먼지 관측/위성/수치모델 데이터의 분석 및 DB 적재 ○ 다양한 사용자에게 공유하기 위한 미세먼지 서비스 통합 플랫폼 구축 - 연구자, 교육현장, 산업군 등 다양한 사용자에게 데이터 제공하기 위한 API 및 사용자 분석도구 개발 - 미세먼지 관측/위성/수치모델 데이터의 다양한 분야 연구자 공유를 통한 미세먼지 예보 정확도 향상 - 지자체, 보건 및 다양한 산업군에 사용자 분석도구 제공을 통한 서비스 활용도 제고 ○ 리빙랩 운영을 통한 다양한 사용자 의견 수집 및 반영 - 정부와 민간의 공기질 정보 수집체계 연동을 통한 리빙랩 구성 - 사용자 의견 수집/분석/피드백을 통한 서비스 플랫폼 실증환경 구축 및 운영 - 리빙랩을 통해 조사된 다양한 사용자 피드백을 반영한 플랫폼 보완 ◎ 전체 내용 o 사용자 중심 미세먼지 서비스 통합 플랫폼 개발 - 기존의 공급자 중심의 체계에서 벗어난 사용자 중심의 양방향 통합 서비스 플랫폼 - 다양한 산업군의 사용자 니즈가 반영된 분석도구 제공 o 사용자·연구개발자·생산자 선순환 체계 정립 - 리빙랩 활동을 통한 사용자·연구개발자·생산자 모두가 주도하는 다방향 소통의 체계 정립 o 고품질 자료 생산을 위한 통계 기반 및 인공지능 기반 품질관리 알고리즘 및 프로그램 개발 o 위성기반 고해상도 미세먼지 데이터 추정알고리즘 및 자동생산 프로그램 개발 o 하이브리드 기반의 미세먼지 예측정보 제공 프로그램 개발 o End Product - 사용자 중심 미세먼지 서비스 통합 플랫폼(SYS) - 통계 및 인공지능 기반 품질관리 알고리즘(SW) - 위성 미세먼지 생산 알고리즘 및 자동생산 프로그램(SW) - 하이브리드 기반의 미세먼지 예측정보 제공 프로그램(SW) o 주요기능 - 기존의 공급자 중심의 체계에서 벗어난 사용자 중심의 양방향 통합 서비스 플랫폼 - 리빙랩 수행을 통한 사용자의 미세먼지 데이터에 대한 관심 및 이해도 향상 - 다양한 관측환경에서 발생하는 오류 데이터를 제거하여 고품질의 자료를 생산할 수 있는 품질관리 시스템 - 공간적 초고해상도 위성관측 자료 및 지상의 조밀한 센서 관측 자료를 활용한 고해상도 PM2.5 알고리즘 및 자동 산출시스템 - 다양한 사용자가 활용 가능한 하이브리드 기반의 미세먼지 예측 정보 제공 기능 o 적용범위 - 사용자의 의견 수렴을 통한 맞춤형 데이터 지원 및 혁신 플랫폼을 통한 미세먼지 사회문제 해결 연구 활성화 가능 - 보건, 행정, 산업 등 타 분야 데이터와의 융합 분석을 통한 다양한 분야의 미세먼지 관련 사회문제 진단 및 해결 방안 수립 시 활용 가능 □ 연구개발성과 1. 정성적 성과 ○ 산재되어 있는 미세먼지 데이터 수집/정제/분석/적재 - 환경부 에어코리아 대기오염정보, 서울시 S-DoT 환경정보, KT Airmap 관측정보, Observer 관측정보의 과거자료와, 환경부 에어코리아 대기오염정보, 서울시 S-DoT 환경정보의 실시간자료 확보 - 미세먼지 고해상도 격자 관측 데이터 생산 : 미세먼지 관측자료를 이용한 격자데이터 생성은 기존 관측자료의 시공간적 불균일성을 해소하여 보건환경을 비롯한 다양한 분야에서 활용도를 높일 수 있으며, 미세먼지 예보 정확도 향상을 위한 많은 연구의 기초자료로 활용 가능 - 수집/분석된 미세먼지 관측/위성/수치모델 데이터의 분석 및 DB 적재 ○ 통계 및 인공지능 기반 품질관리 알고리즘 및 소프트웨어 개발 - 고품질 자료 생산을 위한 통계기반 품질관리 알고리즘 및 인공지능기반 품질관리 알고리즘과 소프트웨어 개발 - 기존에 IoT 미세먼지 데이터는 공간적 튐값을 제대로 탐지 및 제거하려면 전문인력이 직접 모니터링해야 하는 한계가 있어 실시간 처리 및 서비스에 한계가 있었는데, 이번에 개발한 품질관리 알고리즘은 이러한 부분을 해결해 고품질의 데이터를 실시간 제공할 수 있는 기술적 우수성을 확보 - 특허출원 및 소프트웨어 등록 ○ 위성 미세먼지 생산 알고리즘 및 자동생산 프로그램 개발 - 위성 AOD기반 고해상도(0.5kmx0.5 km) 미세먼지 데이터 추정 알고리즘 및 자동생산 프로그램 개발 - 공간적 초고해상도 위성관측 자료 및 지상의 조밀한 센서 관측자료의 구축 및 고해상도 PM2.5 추정을 위한 머신러닝 시스템 구축 - 부산 지역 지표 관측망 250-300여개 자료 구축 및 머신러닝 적용 시스템 구축 - 고해상도 AOD (2 km 격자) 자료 준비 및 활용 - 머신러닝 (Random forest) 기반 PM2.5 추정 초기 결과 목표로 삼았던 기준 (관측값 대비 R^2 = 0.5) 상회 확인 - 부산 지역 행정 구,동별 미세먼지(PM2.5) 분포 특성 (2019년) 및 부산 지역 동별,학교별 미세먼지(PM2.5) 분포 특성 (2019년) 보고서 작성 및 배포 ○ 하이브리드 기반의 미세먼지 예측정보 제공 프로그램 개발 - 하이브리드 고해상도 미세먼지 에측 모델 및 소프트웨어 개발 - CMAQ, 통계모델, AI모델에 비하여 높은 정확도 - 특허 출원 및 소프트웨어 등록 ○ 다양한 사용자 중심 미세먼지 서비스 통합 플랫폼 개발 - 미세먼지 통합 서비스 플랫폼 설계 : 현장검증단 및 전문가 자문 내용을 반영하여 시나리오 구체화(어디서, 누구에게, 무엇을) - 미세먼지 서비스 통합 플랫폼에 현장검증단 및 전문가 자문 내용을 적극 반영하여 사용자 중심의 플랫폼으로 개발 - 다양한 미세먼지 관측정보, 예측정보(CMAQ, 통계모델, AI모델, 에어코리아 예보)를 데이터 및 시각화하여 제공하는 미세먼지 통합 서비스 플랫폼 구축 - 연구자, 교육현장, 산업군 등 다양한 사용자에게 데이터 제공하기 위한 API 개발 - 지자체, 보건 및 다양한 산업군에 사용자 분석도구 개발 및 제공 : 분석도구 기획설계 및 개발 후 현장검증단 및 리빙랩 의견을 보완하여 고도화 ○ 리빙랩 운영을 통한 다양한 사용자 의견 수집 및 반영 - 현장검증단 운영을 통한 성과물 품질 향상, 서비스 보완 사항 피드백 수집/분석, 서비스 고도화 - 미세먼지 연구 정보 교류 심포지움, 미세먼지 예측연구 기술회의 및 기술협의회 세미나를 통한 범부처 미세먼지 과제와의 협력 - 큰 리빙랩 운영 : 전문가 자문위원(연구자, 공공기관, 민간 산업 종사자 등)을 대상으로, 1차년도에 통합 서비스 플랫폼 내용에 대한 전문가 의견을 수집하고, 2차년도에 통합 서비스 플랫폼 개방 후 데이터 신뢰도, 기술적 제안 등 전문가 의견을 수집하여 플랫폼 개선에 반영 - 작은 리빙랩(PNU 리빙랩) 운영 : 1차년도에 부산대학교 미세먼지 관련학과 학부생 및 대학원생을 대상으로 설문조사를 실시하여 학생들의 미세먼지에 대한 인식 및 미세먼지 데이터에 대한 이해도 사전 파악, 2차년도에 교내 미세먼지 관측 수행 및 데이터 분석, 플랫폼 분석 도구 사용 실습을 통해 잠재적 플랫폼 사용자 육성 ○ 연구개발 결과물 실질 활용 - 대전광역시 스마트시티 챌린지 사업 미세먼지 조밀측정망 구축 자문 - 충청남도 마을대기 측정망 품질관리 알고리즘 활용 - 국립기상과학원 국내 황사 감시 및 예보 활용 - 부산광역시보건환경연구원 미세먼지 현황 모니터링과 관련 연구 활용 - 한국기상산업기술원 환경 빅데이터 플랫폼 개방 기상기후 민간데이터 유통 활용 - 대전광역시 미세먼지 통합 서비스 플랫폼 활용 및 데이터 연계 협의 - 추가 활용 협의 추진 · 부산광역시 미세먼지 통합 서비스 플랫폼 활용 · 국립수산과학원 해양 미세먼지 관측망 확대 및 대기-해양 미세먼지 상호작용 연구 추진 2. 정량적 성과 ○ 특허 출원 3건 - 미세먼지 농도 데이터를 예측하는 서버 및 방법 - IoT센서 오류 탐지 장치 및 방법 - 학습모델을 이용한 센서의 데이터 이상을 탐지하기 위한 장치 및 이를 위한 방법 ○ S/W등록 8건 - 미세먼지 고해상도 하이브리드 예측 시스템 - 미세먼지 고해상도 격자 관측 데이터 생산 소프트웨어 - 미세먼지 예측정보 생산시스템 - 미세먼지 데이터 관리 시스템 - 통계기반 미세먼지 데이터 이강삼지 SW - 인공지능 기반 품질관리 알고리즘 - 위성 기반 미세먼지 생산 시스템 - 인공지능 기반 공기질 예측 프로그램 ○ 논문(SCIE) 게재 1건 - Comparison of PM2.5 in Seoul, Korea estimated from the various ground-based and satellite AOD ○ 국내 및 국제 학회발표 9회 - 한국대기환경학회 2021년 제64회 정기 학술대회 - 2022년 한국기상학회 관측 및 예보/대기물리분과 봄학술대회 - 2022년 한국기상학회 봄 분과 학술대회 - AMS 16th Conference on Atmospheric Radiation - AMS 16th Conference on Cloud Physics - 제3회 한국지구과학연합회 연례학술대회 - 2022년 한국기상학회 정기학술대회 - 2022년 한국기상학회 정기총회 및 가을학술대회 - 2022년 한국대기환경학회 정기학술대회 ○ 성과홍보 20건 - 신문뉴스기사 20건 ○ 사회문제해결 연구성과에 따른 서비스 3건 - 미세먼지 통합 서비스 플랫폼 개발 - 미세먼지 이상감지 및 품질관리 솔루션 - 미세먼지 통합 서비스 플랫폼 활용 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 활용방안 (1) 통계 및 인공지능 기반 품질관리 시스템 솔루션화 - 사용자 플랫폼의 수집 단계와 분석 단계 사이에 솔루션을 탑재하여 오류 데이터로 인한 분석 영향을 최소화하고 유의미한 분석결과 도출을 가능케 함 (2) 국책 연구원과의 기술 제휴 - 연구소와의 연구 사업 또는 기술제휴를 통해 본 사업에서 확보한 머신러닝 기반 PM2.5 표출 시스템을 정책 활용 기반으로 적용하는 방법 모색 - 자치단체 지역 미세먼지 환경 대책을 마련하는데 중요하게 활용 (3) 양방향 소통형태의 리빙랩 플랫폼 현장 적용 - 사용자 참여형·개방형 혁신 플랫폼으로 단방향이 아닌 양방향 협력활동을 통한 문제 해결 - 혁신활동을 사용자 주도 상향식(bottom-up) 방식의 R&D 프로세스로 사용자 참여 확대 - 사용자가 체감하는 수요 발굴과 기술개발을 통하여 사용자 주체의 역량 및 참여도 제고 ○ 기대효과 (1) 기술적 측면 - 한반도에서 지상 및 위성 자료를 활용한 머신러닝 기법 활용 중 현재까지 가장 높은 시공간 해상도를 대상으로 수행한 결과를 확보. - 연구자 간 편리한 자료공유 및 사용자와 생산자와의 양방향 소통 - 다양한 종류의 관측자료를 융합함으로써 신뢰도 높은 연구결과 도출 (2) 경제적, 산업적 측면 - 대기환경 감시를 목적으로 하는 위성 사업 추진 및 관련 위성자료 정보 활용 시장의 확대 - 미세먼지 오염이 미치는 경제적 영향을 업종별로 보다 상세하게 진단할 수 있는 시금석 마련 - 연구개발과정에 사용자가 직접 참여하므로, 최종 플랫폼 제공 후 발생하는 서비스 개선 비용 절감 (3) 사회적 측면 - 미세먼지가 건강에 미치는 영향을 살피는 보건 분야에서 코호트 연구 등에 본격적으로 활용 가능할 것으로 기대 - 코로나19와 같은 재난 상황 발생시 미세먼지 오염도 변화 진단을 구별 행정단위에서 살펴볼 수 있는 가능성 제시 - 발전된 미세먼지 데이터 융합플랫폼 서비스 제공으로 국가 미세먼지 정책 신뢰도 향상 (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 김영도
• 주관연구기관 : (주)웨더아이
• 발행년도 : 20230100
• Keyword : 1. 미세먼지;서비스 플랫폼;사회문제해결;예보정확도; 2. Particulate Matter;Service Platform;Social Problem Solving;Forecast Accuracy;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 포유동물의 난자 성숙에서 fission 억제 및 불균형과 핵 성숙 손상과의 관계를 규명하고 미토콘드리아 분열 유도 물질 또는 spindle assembly 복구 물질을 통해 포유동물 난자의 성숙 회복 기전을 조사하여 새로운 기전을 제시하고자 함. ○ 전체 내용 포유동물 체외성숙 동안 mitochondrial fission 억제에 따른 spindle assembly 손상에 대한 상관관계에 대해 조사하고, 이후 mitochondrial fission 조절 물질을 통해 포유동물 난자의 체외성숙 동안 핵 성숙 손상에 대한 회복 기전을 분석함. ○ 1단계 ◎ 목표 포유동물 난자의 체외성숙 과정 동안 mitochondrial fission 억제 물질인 Mdivi-1과 Drp1 siRNA 처리에 따른 체외성숙의 변화와 spindle aseembly와 mitochondrial fission과의 상관관계 규명 ◎ 내용 ■ 돼지 난자 체외성숙 과정에서 Mdivi-1과 Drp1 siRNA의 노출이 mitochondrial fission 관련 인자에 미치는 영향과 그에따른 meiotic maturation 변화 확인 ■ 돼지 난자의 체외성숙에서 Mdivi-1과 Drp1 siRNA 처리가 spindle assembly 관련 단백질과의 상관관계 규명 ■ 돼지 난자 체외성숙 동안 Mdivi-1 및 Drp1 siRNA 노출에 의한 mitochondrial 유래 ROS 및 기능 조절 변화 확인 ○ 2단계 ◎ 목표 Mitochondrial fission 회복 물질로써 Melatonin 및 MIT-001을 이용하여 Mdivi-1 및 Drp1 siRNA 처리에 의한 mitochondrial 기능 이상 및 spindle assembly 회복 기작 규명 ◎ 내용 ■ Melatonin을 사용하여 mitochondrial fission 관련 단백질과 spindle assembly 회복 정도 확인 ■ Mitochondria 유래 ROS 제거를 도와주는 물질인 MIT-001을 이용하여 항산화 효과가 mitochondrial fission과 spindle aseembly 회복에 미치는 영향 확인 ■ Melatonin과 MIT-001에 의해 mitochondria 기능 회복과 그에 따른 돼지 난자의 체외성숙 회복 효과 검증 □ 연구개발성과 [1차년도] SCI 국외논문 1편, 국내 학술대회 논문발표 2편 [2차년도] 비SCI 국내논문 2편, SCI 국외논문 2편, 국내 학술대회 논문발표 4편, 국제 학술대회 논문발표 2편 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ■ 포유동물 난포란의 체외성숙 동안 mitochondrial fission의 조절을 통해 핵 성숙에 mitochondrial dynamics의 중요성을 제안함. ■ 포유동물 난자성숙에서 항산화제를 이용하여 mitochondrial fission의 조절을 도와줌으로써 mitochondria 유래 손상에 의한 핵 성숙 극복 기전을 규명하고 체외 성숙 효율 개선을 위한 새로운 방법 제시할 수 있음. ■ Mitochondrial dynamics 조절 물질을 이용한 새로운 체외배양액 제조 가능성을 확인하고 인간의 난임 보조생식술을 위한 새로운 회복 매커니즘을 제시함. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 양슬기
• 주관연구기관 : 대구대학교
• 발행년도 : 20230900
• Keyword : 1. 미토콘드리아 분열;스핀들 조립;다이나민 관련 단백질 1;멜라토닌;체외성숙; 2. Mitochondrial fission;Spindle assembly;DRP1;Melatonin;In vitro maturation;

IV. 연구개발결과 ○ 융합PET(PET/MRI 및 PET/CT)를 이용한 다중-다기능 분자영상을 이용한 임상 치료계획 및 치료반응 평가지표의 임상적 유효성 평가 연구(유방암, 림프종, 뇌종양, 치매 및 파킨슨병 뇌질환용 방사성의약품평가 등) ○ 소동물 PET/CT 및 MRI장비를 이용한 다기능 융합 영상법 개발 ○ 고분해능 뇌영상 기반 뇌질환 진단 기초연구기술 개발 ○ 종양모델 진단평가를 위한 PET-MRI융합영상법 개발 ○ 추적자 동력학 기반 PET-MRI융합분석법 개발 ○ 기관 내외 연구자들의 소동물 전임상연구 지원 활성화를 위한 기관내 장비운영 및 이용지원 체계 수립 추진 ○ 치매성 뇌질환 진단용 신규 방사성의약품 평가 임상시험 수행 및 전립선암 진단용 신규 방사성의약품 임상시험 추진 ○ 본 연구사업의 주목표인 MC-50 사이클로트론을 통한 이용 연구자들의 시설 활용지원은 통계에 따르면 총 15개 기관의 연구를 지원하였다. 가속기 가동시간은 총 925시간이며 RI 생산 빔 조사 지원건수는 61건이고 외부 이용자 지원건수는 지원건수는 140건(내부이용: 42건, 외부이용: 98건)로 총 201건을 기록하였다. ○ 또한 MC50 사이클로트론의 안정적 운영은 본 연구사업의 융복합 연구과제 지원 관련 장비가동률에 있어 당해년도 목표치 90%에서 97.4%로 초과 달성하였으며, 실험지원 목표 200건 이상을 무리 없이 지원하였다. ○ 50 MeV 사이클로트론 기반으로 한 차세대 PET 방사성동위원소 3종(Cu-64, Zr-89, I-124)과 알파입자 방출 치료용 방사성동위원소 At-211은 의학원에서 국내 최초로 개발하여 연구용으로 국내 의료기관 및 연구소에 무상으로 공급(단, 포장 및 배송료는 주문자 부담)하고 있으며 국내 총 14기관이 사용허가를 보유하고 의학원으로부터 공급 받아 분자영상 및 핵의학기술에 대한 R&D에 활용하고 있음. Cu-64는 4,027.1 mCi/136건, Zr-89은 85 mCi/17건, I-124는 157.4 mCi/24건, At-211은 48 mCi/14건을 생산하여 공급하였음 (출처 : 요약문 5p)

• 연구책임자 : 이교철
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20230200
• Keyword : 1. 양전자방출단층촬영술;융합영상시스템;다기능방사성의약품;다기능융합분자영상;임상연구사이클로트론;양성자;중성자;중양성자빔; 2. PET;hybrid imaging system;multi-functional radiopharmaceuticals;multi-functional hybrid molecular imaging;clinical study;MC-50;cyclotron;proton;neutron;deuteron beam;

연구개발 목표 및 내용 최종 목표 체세포 복제기법을 활용하여 이형접합 체세포로부터 동형접합 배아줄기세포를 생산하는 효율을 향상시키기 위한 기술 개발 전체 내용 연구 내용 1: 체세포 복제 효율 향상 물질 처리에 따른 동형접합 배아 발달 효율 증진 및 동형접합 배아줄기세포 수립 - 체세포 복제 시 reprogramming 효율 향상 물질 발굴 - 배아 발달율 향상 분석 - 배반포에서의 동형접합성 및 이수체화 분석 - 수립된 줄기세포에서의 전분화능, 동형접합성 및 이수체화 분석 연구 내용 2: 인위적 이수체화 유도에 따른 동형접합 배아 발달 효율 증진 및 동형접합 배아줄기세포 수립 - Haploid 배아의 인위적인 이수체화 유도 - 배아 발달율 향상 분석 - 배반포에서의 동형접합성 및 이수체화 분석 - 수립된 줄기세포에서의 전분화능, 동형접합성 및 이수체화 분석 - 1년차에 수립된 동형접합 배아줄기세포, 처녀생식 배아줄기 세포 및 일반 체세포 복제 배아줄기세포와의 유전형 비교 분석 연구개발성과 <정성적 성과> 체세포 복제 시 반수체화 유도 효율 향상 물질 발굴 체세포 복제 반수체화 배아의 동형접합성 분석 및 배반포 유래 outgrowth 생산 체세포 핵 반수체화 유도 배아의 인위적인 이수체화 유도 및 배아 생산 난자 핵 및 체세포 핵 동시 반수체화 유도 동형접합 반수체화 처녀 생식 배아의 이수체화 유도 배아줄기세포 수립 <정량적 성과> 국외논문 (SCI) 1편, 국내논문 (비SCI) 3편, 국내 학술대회 발표 1건, 국제 학술대회 발표 1건 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 연구성과의 활용방안 - 본 연구 내용은 마우스를 이용한 이형접합 체세포의 동형접합 배아줄기세포 유도이지만, 차후에 사람 동형접합 줄기세포를 만드는데 활용할 수 있음. - 자연적인 감수분열과 인위적인 체세포의 반수체화 사이의 메커니즘 비교 연구 가능. - Haploid cell의 이수체화 메커니즘 연구에 활용 가능. - 약물 또는 독성 테스트 등 유전자 스크리닝에 사용될 수 있음. - 동형접합성으로 인해 유전자 타겟팅에 유리함이 있어 유전자 편집 연구에도 활용가능함. ○ 연구성과의 기대효과 - 체세포 유래의 동형접합 배아줄기세포 수립에 대한 원천 기술 확보. - 동형접합성 줄기세포는 면역학적으로 부계, 모계 중 한 종류의 면역 특성을 물려 받았으므로, 이식 거부 반응이 적은 세포 치료제로서 사용가능하며 이로서 세포치료제 산업의 범위를 넓힐 수 있음. - 난치병 및 유전병 환자들에게 이식용 세포 치료제 공급에 대한 기대. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이연미
• 주관연구기관 : 차의과학대학교
• 발행년도 : 20230600
• Keyword : 1. 체세포 복제 기법;동형접합성;반수체화;이수체화;배아줄기세포; 2. Somatic cell nuclear transfer;Homozygosity;Haploidization;Diploidization;Embryonic stem cell;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 벼멸구 ERR에 의한 해독 조절 분자기전을 규명하고, ERR의 발현 조절을 통한 벼멸구 특이적 방제 가능성을 검증 ◼ 전체 내용 벼멸구 핵 호르몬 수용체 ERR의 해독 조절 기능 연구 ◼ 1단계 ❏ 목표 ERR에 의한 벼멸구 해독 조절 규명 ❏ 내용 • 벼멸구 ERR 유전자 확보 및 특성 분석 • 벼멸구 ERR에 의한 해독 작용 유전자 조절 규명 • 벼멸구 ERR 발현조절을 통한 벼멸구 방제 가능성 검증 □ 연구개발성과 핵수용체는 리간드에 의해 조절되는 전사조절인자로서, 특정 DNA 서열을 인식하는 DBD(DNA-binding domain)를 가지고 있어 전사조절부위에 결합하여 유전자 발현을 조절한다고 알려져 있으며, 리간드에 의해 조절되는 핵수용체는 동물에서 치료제 타겟 단백질로 연구되어왔음. 곤충에도 핵수용체가 존재하며 대표적으로 ecdysone receptor를 포함하여 21개가 존재한다고 알려져 있으며, 생식, 발달, 탈피 등 다양한 생리학적 기능을 한다는 결과들이 발표되고 있지만, 해독작용과 관련된 핵수용체는 알려져 있지 않음. 본 연구에서는 핵수용체인 Estrogen-related receptor (ERR)이 해독작용에 중요한 Cytochrome P450 (CYP) 유전자의 발현을 조절하여 살충제인 imidacloprid의 저항성을 조절하는 현상을 규명하였음. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 1. 새로운 핵수용체에 의한 해독 작용 조절 분자기전을 규명하고 이를 기반으로 하는 물질을 활용할 경우 살충제 저항성을 개선할 수 있는 미래 해충 방제의 원천기술 확보가 가능함. 2. 핵수용체에 의한 해독 작용 연구가 성공적으로 수행될 경우 국내 살충제와 관련된 원천기술 개발에 활성화를 유도하고, 해외 기업과 경쟁에서 우위 선점이 가능함. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 박우람
• 주관연구기관 : 전남대학교
• 발행년도 : 20230600
• Keyword : 1. 핵수용체;유전자 발현조절;해독작용;시토크롬 P450;벼멸구; 2. Nuclear receptor;Gene regulation;Detoxification;Cytochrome P450;Brown planthopper;

Ⅳ. 연구개발결과 - 연구용 Varian iX 장비의 FLASH 방사선조사 안정적 운용 - Varian iX 장비의 FLASH 방사선 발생을 위한 최적조건 연구, 보조장치 개발 - FLASH 방사선의 정상/암 세포에 대한 생물학적 영향 분석 (뇌, 두경부, 간) - FLASH 방사선의 정상/암 조직에 대한 생물학적 영향 분석 (뇌, 두경부, 간) - 방사선치료 가능한 암 진료를 하는 동물 병원 및 기관에 대해 연계시스템 마련 - FLASH 전자빔 정성적 선량평가 및 섬광체 dosimetry 장치개발 - FLASH 전자빔 선량측정 절차서 개발 - 전자빔 발생장치(e-gun) 제작 완료 및 성능시험 수행 - 고주파 증폭장치(Klystron) 제작 완료 및 성능시험 수행 - 증폭전원장치(Modulator) 제작 완료 및 성능시험 수행 - 장치제작 및 제작공정을 위한 제작 진도와 공정률 점검업무 수행 (출처 : 요약문 5p)

• 연구책임자 : 최상현
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20230200
• Keyword : 1. FLASH 방사선치료;초고선량률;초고속 전자빔;방사선치료기;50 MeV 전자빔; 2. FLASH radiation therapy;Ultra high dose rate;Very high elergy electrons;Radiation therapy machine;50 MeV electron beam;

□ 연구개요 참굴의 주된 에너지원으로 사용되고 있는 글리코겐의 저장과 이용에 관계하는 일련의 에너지 대사 과정을 통하여 생식소의 발달과 배우자형성에 관여하는 단백질에 의한 성숙 관련 단백질의 신호전달을 탐색하고자 한다. 이를 통해 산란 후 급격한 폐사율의 원인을 규명하고 지속적인 성장과 성숙을 유도하기 위한 기술을 확보하여 국내 참굴 생산의 안정성에 기여하고자 한다. □ 연구 목표대비 연구결과 (1) 참굴의 성장과 성숙에 사용되는 에너지원 경로 분석 ◦ 참굴의 조직별 글리코겐 함량 분석 및 glycogen synthase kinase 3 (GSK3) 변화량을 in situ hybridzation 방법으로 조사함 ◦ GSK3의 활성화에 영향을 미치는 insulin-like growth factor (IGF)의 신호전달경로를 통하여 에너지 대사와의 관련성 확인함 ◦ 참굴의 번식에 사용되는 에너지원 경로 확인을 위해 생식주기를 통하여 주기별 생식소 채취하여 Proliferating Cell Nuclear Antigen (PCNA)의 전사량 확인함 (2) 참굴의 성숙 관련 유용 단백질의 분리와 동정 및 성숙관련 gene의 발현 분석 ① 참굴의 성숙 관련 유용 단백질의 분리와 동정 ◦ 난소 내 growth differentiation factor 9 (Gdf9)의 존재 여부 확인함 ◦ 암수 생식소를 채취하여 SDS-PAGE 실시 및 MALDI-TOF MS/MS를 이용한 질량 분석 수행 후 database를 기반으로 기존에 규명된 단백질 서열과 비교·분석함 ② 성숙 gene의 발현 분석 ◦ 참굴의 생식소 내, 성 성숙관련 specific marker인 oyster vasa-like gene과 Dmrt1 gene의 발현 유무 및 발현량 확인함 ◦ 성 결정에 중요한 역할을 하는 SRY 발현 및 관련 유전자인 Fog2, Gadd45γ, Map3k4, Cbx2, IGF-I receptor gene의 발현 유무 및 발현량 확인함 ◦ 수컷의 초기 성 성숙에 관여할 것으로 예상되는 Sox9, Emx2, Fgf9, Dmrt1 gene의 발현 유무 및 발현량 확인함 ◦ 참굴 암컷의 초기 성 성숙에 관여할 것으로 예상되는 Nr5a1, Wnt4, β-catenin, Rspo1, Foxl2, dDax1 gene의 발현 유무 및 발현량 확인함 (3) 참굴의 성숙 관련 단백질의 신호전달 탐색 ◦ Gata4/Wt1/Lhx9/Sf1 발현을 조사함 ◦ Wnt/β-catenin 발현을 조사함 ◦ p-c-Src/JAK/STAT 발현을 조사함 ◦ EGFR-ERK 1/2 signaling 조사함 ◦ Vtg와 IGFs signaling 조사함 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ◦ 참굴의 지속적인 성장과 성숙이 가능할 수 있도록 환경을 제어할 수 있는 요인 제시 ◦ 성숙 관련 특정 유전자의 발현은 주된 산란 시기를 예견하는데 활용 ◦ 참굴의 번식 관련 단백질에 대한 database를 구축함으로써 국내외 조개류 유래 기능성 단백질의 학술 및 산업적 활용 가능성 제시 ◦ 조개류의 난질을 향상시키기 위한 기초자료로 활용 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 최윤희
• 주관연구기관 : 부경대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 참굴;성장;성숙;생식소;신호전달; 2. Pacific oyster;Growth;Maturation;Gonad;Signal pathway;

연구개요 방사선에 의한 폐 섬유화는 사고에 의한 방사선 피폭, 또는 종양 등의 치료를 위해 흉부에 방사선 치료를 지속적으로 받는 환자들에게 나타나는 만성 부작용임. 폐 섬유화는 현재까지 정확한 예방책이나 치료 방법은 알려져 있지 않음. 본 연구에서는 방사선에 의해 유도되는 폐 섬유화와 세포 내 단백질의 오글루넥당화간의 상관관계를 규명하고, 그 기전을 밝혀 방사선에 의한 폐 섬유화를 예방하고 치료의 기초를 마련하고자 함. 연구 목표대비 연구결과 <1차년도: 방사선 유도성 폐 섬유화 모델 확립 및 오글루넥당화 단백질 동정> 방사선 조사에 의한 폐 섬유아세포의 오글루넥당화 단백질 증가와 섬유화 마커인 FN과 α -SMA의 발현 증가를 확인하여 폐 섬유화 모델을 확립함. 이 과정에서 섬유화 과정의 주요 인자인 TGF-beta 하위 신호전달 물질인 pSmad2/3와 Smad4의 지속적인 발현 증가를 확인함. Smad2/3와 Smad4를 오글루넥당화가 가능한 타겟 단백질로 선정함. <2차년도: 방사선 조사에 의해 유도된 오글루넥당화 단백질 분석 및 신호전달체계 확립> 방사선에 의해 섬유화가 유도된 폐 섬유아세포에서 오글루넥당화를 억제할 경우 Smads 단백질들의 발현이 FN, α-SMA의 감소와 더불어 함께 감소하는 것을 확인함. Smad4의 오글루넥당화가 저해된 돌연변이체를 폐 섬유아세포에 과발현시킨 결과, Smad4의 안전성이 감소하는 것을 확인함. <3차년도: 오글루넥당화 단백질 조절을 통한 폐 섬유화 기전 규명 및 저해 방안 구축> 폐 섬유아세포에서 오글루넥당화를 유도하는 TG 처리 또는 방사선 조사를 하였을 때, 섬유화를 유도하는 주요인자인 Smad4의 오글루넥당화가 증가하며 발현량도 대조구에 비해 증가함을 확인함. 또한 폐 섬유화 유도 동물 모델에서도 오글루넥당화와 Smad4의 발현이 증가함을 다시 확인함. 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ⦁ 최근 들어 신장, 심장, 망막 등의 기관에서 고농도의 포도당 환경에서 단백질의 오글루넥당화가 증가하고 그 결과로 섬유화가 촉진된다는 보고가 이어지고 있음. 방사선 조사는 ROS의 증가 유도로 미토콘드리아 기능을 손상시켜 세포 내 포도당 농도를 증가시킬 가능성이 높으며 이는 선행 연구에서도 보임. 그러나 지금까지도 방사선 유도성 폐 섬유화 연구에서는 1) 세포 내 포도당 농도의 증가와 2) 오글루넥당화 단백질의 증가, 그리고 이로 인한 3) 섬유화 촉진 가능성에 대해 다루어지고 있지 않음. 본 연구에서 이 세 가지 현상의 직접적인 연결고리를 밝혀낸다면 학술적, 기술적 중요성과 창의성을 인정받을 것임. ⦁ 방사선을 이용한 항암치료는 장기간에 걸쳐 반복적으로 진행되므로 부작용 역시 오랜 기간 동안의 방사선 노출에서 기인함. 이로 인해 부작용에 대한 치료시기를 놓치기도 하는데, 이를 방지하기 위해서는 초기 발병원인을 밝혀 치료시기를 앞당기거나 예방책을 마련하는 것이 중요함. 방사선 조사에 의한 세포 내 포도당 농도 증가는 방사선 조사 초기에 추적 가능한 인자 중 하나이므로 폐 섬유화 시작 단계에서 예방과 치료 대책을 세울 수 있음. ⦁ 세포 내 당화 단백질의 제어는 폐 섬유화에서 세포외기질 생성 저해 외의 또 다른 관점에서의 예방법 또는 치료법을 제시할 수 있어 흉부 방사선 치료 환자의 치료 개선 및 나아가 생존율 증대에 기여할 수 있음. ⦁ 또한, 방사선 유도성 폐 섬유화 과정의 이해는 피부, 간 등 다른 기관에서 방사선 조사에 의해 발생하는 섬유화, 그리고 특발성 폐 섬유증 치료에도 응용될 수 있는 기초 기반 기술을 제공하여 그에 따른 치료 적용 범위를 확장할 수 있음. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이재연
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 방사선 노출;페 섬유화;당화 단백질;오글루넥당화;스메드 4; 2. Radiation exposure;Pulmonary Fibrosis;Glycoprotein;O-GlcNAcylation;Smad4;

□ 연구개요 두경부암에서 방사선치료는 주요한 치료 방법이나, 방사선저항성을 갖는 경우가 종종 있어 충분한 치료 효과를 보기 힘든 경우가 있음. 이러한 방사선 저항성을 보이는 암에서 YAP의 발현이 증가되어 있다는 보고들이 있어 YAP-TEAD 결합억제제를 사용하여 두경부암에서 방사선저항성을 극복하는 전임상 연구를 시행하고자 하였음. 본 연구를 통해 두경부암에서 YAP-TEAD 발현과 조절을 통한 종양 형성 및 전이에서의 역할을 확인하고 YAP-TEAD 결합억제제의 방사선저항성 극복을 위한 역할을 확인하여 두경부암 치료의 새로운 패러다임을 제시하고자 하였음. □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구팀은 다양한 두경부암 세포주의 YAP 발현량을 스크리닝하여 YAP 발현량이 상대적으로 높은 세포주 (HEP-2)와 낮은 세포주 (SNU-46)를 선정하였고, YAP 발현량이 높은 세포주에서는 YAP을 knockdown 시키고, YAP 발현량이 낮은 세포주에서는 YAP을 overexpression 시켜 YAP이 종양의 형성 및 방사선저항성에서 갖는 역할을 살펴보았음. YAP 발현이 높은 세포주에서 YAP을 knockdown 한 후 방사선 조사시 colony formation 정도가 저하됨을 확인하였으며, apoptosis가 증가함 또한 확인하였음. 더불어서 YAP-TEAD 결합억제제와 방사선을 병용 투여 시 종양 형성 억제효과가 방사선 단독 투여 시에 비해 증가됨을 확인하였음. HEP-2 wildtype 세포주와 YAP knockdown 세포주를 가지고 xenograft tumor model을 만든 후 tumorigenicity를 살펴본 결과 앞선 결과가 in vivo에서도 재현됨을 확인하였음. 반대로 SNU-46 세포주에서 YAP을 overexpression 한 후 방사선을 조사하였을 때 SNU-46 wildtype에비해 colony formation 정도가 증가함을 관찰하여 YAP이 두경부암의 악성도 및 방사선 저항성에 기여함을 확인하였음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구를 통하여 YAP이 두경부암의 악성도에 기여하며, YAP-TEAD 결합억제제가 새로운 치료제로서 임상에 적용될 가능성이 있음을 보여주었음. 특히 YAP-TEAD 결합억제제와 방사선치료 병용 투여 시 YAP-TEAD 결합억제제 단독 혹은 방사선치료 단독 투여와 비교하여 상승효과를 갖는다는 사실을 밝혀내어 두경부암의 방사선저항성을 극복할 수 있는 방법으로써의 가능성을 보여주었음. YAP-TEAD 결합억제제는 향후 면역치료제와도 병용요법으로 사용될 경우 치료 효과를 상승시키고 생존율을 개선할 수 있는 가능성을 제시하였음. 이러한 YAP-TEAD 결합억제제와 기존 세포독성항암제, 방사선치료, 면역항암치료제 등과의 병용요법은 기존 치료에 대한 저항성을 극복할 혁신적인 치료제로서 임상에 적용되고, 새로운 임상 가이드라인이 될 수 있음을 기대하게 하였음. 이미 YAP-TEAD 결합억제제 선도물질이 개발되어있는 상황에서 기초 독성 실험 등이 통과되어 환자들을 대상으로 한 임상연구가 진행되면 항암제 시장에서 국내 진출의 큰 전환점을 만드는 계기가 될 것으로 기대됨. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이익재
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 두경부암;YAP-TEAD 억제;방사선치료;방사선저항성;면역항암치료; 2. Head and neck cancer;YAP-TEAD inhibition;Radiotherapy;Radioresistance;Immunotherapy;

□ 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;