Ⅳ. 연구개발결과 1. 유전자 가위를 이용한 유전변이 유발 기술 개발 2. 차세대 염기서열 분석법과 생물 정보학을 이용하여 담도암의 유전체 분석 3. 담도암 환자 유래 정상 및 종양 오가노이드(organoid) 세포 주 구축 4. 방사선 처리 대장암 세포 유래 엑소좀의 전사체 분석과 특성 분석 5. 방사선 치료기전 규명을 위한 방사선 저항성 대장암 모델 개발 (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 최시호
• 주관연구기관 : 동남권원자력의학원
• 발행년도 : 20230100
• Keyword : 1. 방사선;유전자 가위;종양 모델;오가노이드;엑소좀; 2. radiation;CRISPR-Cas9;tumor model;organoid;exosome;

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;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 ○ 열유동 해석코드를 활용한 가동중시험 분야 현안 평가 기술 개발을 통한 가동원전 안전성 증진 ○ 원전 가동중시험을 위한 펌프 및 밸브의 성능‧상태‧열화 진단방법론 개발 ◼ 전체 내용 ○ 가동중시험 분야 규제검증 평가를 위한 열유동 해석코드 적용성 평가 ○ 열유동 해석코드를 활용한 가동중시험 현안 분석방법론 및 최적해석 지침 개발 ○ 모터구동밸브/공기구동밸브의 상태‧열화 진단 방법 개발 ○ 유압구동밸브의 성능‧상태‧열화 진단 방법 개발 ○ 펌프의 성능‧상태‧열화 진단 방법 개발 ○ 머신러닝 기술을 이용한 펌프 및 밸브의 상태기반 인공지능 진단 방법 개발 ◼ 1단계 ❏ 목표 ○ [1차년도] - 열유동 해석코드의 가동중시험 분야 적용성 평가 기반 구축 - 안전관련 기기의 현장 성능시험 측정 자료 분석 및 고장이력 조사 - 모터구동밸브/공기구동밸브 특성시험 설비 설계 및 제작 - 모터구동밸브 상태 진단 방법 개발 기반 구축 ○ [2차년도] - 가동중시험 분야 규제검증 평가를 위한 열유동 해석코드 적용성 평가 - 모터구동밸브 상태 진단 방법 개발 - 공기구동밸브 상태 진단 방법 개발 - 펌프 특성시험 설비 설계 및 제작 ○ [3차년도] - 가동중시험 분야 현안 분석을 위한 최적해석방법론 개발 - 모터구동밸브 상태기반 열화 진단 방법 개발 - 공기구동밸브 상태기반 열화 진단 방법 개발 - 유압구동밸브 성능 진단 방법 개발 기반 구축 - 펌프 성능‧상태 진단 방법 개발 ❏ 내용 ○ [1차년도] - 가동중시험 이행 및 안전관련 기기 성능평가에 대한 현안 수집 - 가동중시험 분야 규제검증 평가에 필요한 주요 열유동 현상 정의 및 분류 - 가동중시험 분야 주요 열유동 현상 예비계산 - 성능시험 현장 측정 자료 분석 - 고장이력 DB 구축 및 고장 메커니즘 분석 - 모터구동밸브/공기구동밸브 진단 신호 측정을 위한 실험 장치 구성 - 상태 진단 변수 도출을 위한 실험 방법론 개발 - 모터구동밸브 진단 신호 측정 및 분석 ○ [2차년도] - 열유동 해석코드의 가동중시험 분야 적용성 평가 방안 수립 - 가동중시험 분야 규제검증 평가를 위한 주요 열유동 현상 분석 - 가동중시험 관련 기기/계통에서 발생하는 주요 열유동 현상에 대한 해석코드 적용성 평가 - 1차원 열수력 계통해석코드에 포함된 가동중시험 관련 기기 모델링 비교/분석 - 측정 신호 노이즈 제거 기술 개발 - 모터구동밸브 진단 신호 측정 및 분석 - 특성 시험 결과를 이용한 모터구동밸브 상태 진단 모델 개발 - 공기구동밸브 진단 신호 측정 및 분석 - 특성 시험 결과를 이용한 공기구동밸브 상태 진단 모델 개발 - 펌프 시험 설비 설계 및 제작 ○ [3차년도] - 가동중시험 관련 기기/계통 대상 열유동 해석코드 최적해석방법론 개발 - 가동중시험 관련 기기/계통 대상 열유동 해석코드 예측 결과 검증 - 1차원 열수력 계통해석코드에 포함된 가동중시험 관련 기기 모델링 개선 필요 사항 도출 - 기기의 결함과 스트레서 관계 조사 및 경향성 변화 조사 - 모터구동밸브의 진단 변수 도출 및 상태기반 열화 진단 모델 개발 - 공기구동밸브의 진단 변수 도출 및 상태기반 열화 진단 모델 개발 - 유압구동밸브 진단 신호 측정 및 분석 - 펌프 진동 신호 분석 방법 개발, 노이즈 제거 기술 개발 - 펌프 진단 신호 측정 및 분석 - 특성시험 결과를 이용한 펌프 성능‧상태 진단 모델 개발 ◼ 2단계 ❏ 목표 ○ [1차년도] - 열유동 해석코드를 활용한 가동중시험 분야 현안 분석 - 머신러닝 기술을 이용한 모터구동밸브/공기구동밸브 상태‧열화 진단 방법 개발 - 유압구동밸브 성능‧상태 진단 방법 개발 - 펌프 상태기반 열화 진단 방법 개발 ○ [2차년도] - 가동중시험 분야 규제검증 평가를 위한 최적해석 지침 개발 - 유압구동밸브 열화 진단 방법 개발 - 유압구동밸브 인공지능 진단 방법 개발 - 펌프 인공지능 진단 방법 개발 - 데모 장치 제작 및 진단 방법 검증 ❏ 내용 ○ [1차년도] - 가동중시험 대상 기기 성능 및 이행 관련 현안에 대한 열유동 해석 - 가동중시험 관련 기기/계통 대상 열유동 해석코드 예측 결과의 불확도 평가 방법론 수립 및 예비평가 - 1차원 열수력 계통해석코드에 포함된 가동중시험 관련 기기 모델링 개선을 위한 열유동 해석 수행 및 해석 결과 활용 - 측정 신호 노이즈 제거 기술 개발 - 유압구동밸브 진단 변수 도출 - 특성시험 결과를 이용한 유압구동밸브 성능‧상태 진단 모델 개발 - 펌프 진단 신호 측정 및 분석 - 특성시험 결과를 이용한 펌프 상태기반 열화 진단 모델 개발 - 머신러닝 기술을 이용한 모터구동밸브/공기구동밸브 인공지능 진단 방법 개발 - 상태‧열화 진단 머신러닝 알고리즘 개발 - 진단 모델의 검증을 위한 테스트 데이터 확보 ○ [2차년도] - 열유동 해석코드를 활용한 가동중시험 대상 기기 성능 및 이행 관련 현안 분석을 위한 지침 개발 - 가동중시험 관련 기기/계통 대상 열유동 해석코드 예측 결과의 불확도 평가 - 1차원 열수력 계통해석코드에 포함된 가동중시험 관련 기기 모델링 개선안 제시 - 유압구동밸브 상태에 따른 열화 분석 및 모델 개발 - 유압구동밸브 상태에 따른 열화 진단 방법 개발 - 머신러닝 기술 기반 유압구동밸브 성능‧상태‧열화 진단 방법 개발 - 머신러닝 기술 기반 펌프 성능‧상태‧열화 진단 방법 개발 - 현장 데이터 및 실험 데이터를 이용한 개발된 진단 방법 검증 - 진단 방법 검증을 위한 데모 장치 제작 및 검증 □ 연구개발성과 1단계 총 3년(2020~2022년) 동안 다음과 같은 연구개발성과를 도출하였음. ○ 안전기술보고서(N-STAR) : 16건 - 가동중시험 분야의 규제현안 조사 및 전산코드를 활용한 예비분석 - 비상노심냉각수 주입에 따른 비정상 단상 열성층 해석을 위한 난류모델 예측성능 비교 연구(우수보고서) - 역지밸브의 닫힘거동 분석을 위한 CFD 동적격자 방법론 비교 - 전산유체역학 소프트웨어 적용성에 관한 규제 지침 개발을 위한 오리피스 내부 캐비테이션 유동 수치해석 - 보조급수계통 다단오리피스 용접부 건전성 예비평가 - 모터구동밸브 주기적 성능확인 지침 개선 방안 - 공기구동밸브 주기적 성능확인 지침 개선 방안 등 ※ 안전기술보고서 16건 중 유형②(방법론/장비 등 개발 및 비교검토) 11건, 유형③(규제화를 위한 분석,검증 결과) 5건 모두 규제 활용성을 제고한 연구 결과로 판단됨. ○ 논문 게재 : 11건 - 국내/국외 SCIE : 1건/1건 - 국내/국외 비SCIE : 8건/1건 ○ 학술대회 발표 : 52건 - 국내 학술대회 : 34건 - 국외 학술대회 : 18건 ○ 연구보고서 : 2건 - 시스템코드 펌프 및 밸브 모델 현황 - 고리 2호기 다단오리피스 구조 해석 2단계 총 2년(2021~2022년) 동안 다음과 같은 연구개발성과를 도출하였음. ○ 안전기술보고서(N-STAR) : 15건 - KEPIC MPT-19.5에서 권고한 벤투리 유량계 상류측 직관 길이의 적합성 검토 : 직경비 영향 - 캐비테이팅 벤투리의 확산부 형상에 따른 유동 및 진동해석 결과 비교 연구 - 가변적인 입구 유동분포에서 오리피스 유량계에 대한 CFD 기반 불확실도 정량화 등 - 열화 특성을 고려한 모터구동밸브 주기적 성능확인 주기 결정 방법론 - 원전 유압구동밸브 성능평가 방법론 개발 등 ※ 안전기술보고서 15건 중 유형②(방법론/장비 등 개발 및 비교검토) 12건, 유형③(규제화를 위한 분석,검증 결과) 3건 모두 규제 활용성을 제고한 연구 결과로 판단됨. ○ 규제정책 활용 : 제안 3건, 반영 2건 - 동력구동밸브(MOV, AOV) 성능확인시험에 관한 규제지침 제정 (제안/반영) - 원자력발전소 안전관련 열교환기 성능관리 규제지침 개정 (제안/반영) - 전산유체역학 프로그램을 활용한 가동중시험 분야 해석 결과물에 대한 적절성 검토 규제지침 제정 (제안) ○ 논문 게재 : 14건 - 국내/국외 SCIE : 1건/8건 - 국내 비SCIE : 5건 ○ 학술대회 발표 : 42건 - 국내 학술대회 : 32건 - 국외 학술대회 : 10건 ○ 소프트웨어(프로그램) 등록 : 2건 - 전산유동해석 불확실성 정량화를 위한 순방향 문제용 GUI 프로그램 등 ○ 포상 및 수상 : 3건 - 한국에너지학회 우수논문상(2022년) - 한국압력기기공학회 최우수논문상(2021년) 등 ○ OECD/NEA 보고서 개정본 작성 참여 - 보고서명: Best Practice Guidelines for the Use of CFD in Nuclear Reactor Safety Applications - 보고서 개정본 반영 내용: 열유동 해석코드를 활용한 가동중시험 대상 기기 성능 및 이행 관련 현안 분석과 관련된 연구 결과 ○ 위탁연구보고서 : 4건 - 가동중시험 분야에 대한 CFD 코드 해석 결과의 불확도 평가 - 판형 열교환기에서 발생하는 열성층 현상 수치해석 등 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 본 연구를 통해 개발되는 열유동 해석코드를 활용한 가동중시험 분야 현안 평가 기술은 기기 열화/손상에 의한 성능저하 및 안전관련 능동기기의 성능관리를 위한 가동중시험 이행 관련 현안 발생 시, 이를 정량적/정성적으로 평가하는데 활용될 수 있음. ○ 평가 결과는 원전 운영자의 가동중시험 분야 현안 발생 원인분석과 재발방지 대책의 적절성에 대한 규제자의 합리적이고 타당한 규제 의사 결정에 상당한 도움이 될 것으로 기대됨. 최종적으로는 가동원전 안전성 향상에 기여할 것으로 예상됨. ○ 안전관련 펌프 및 밸브의 상태기반 진단방법론은 기기의 성능 변화 또는 비정상 상태에 대한 예측 진단을 통해 규제 여부의 판단을 가능하게 하며, 원전 안전관련 기기의 성능신뢰도 유지관리에 대한 규제방향 제시를 통해 원전 안전성 증대에 기여함. ○ 머신러닝 기법을 이용한 진단방법의 도입을 통해 현장 측정 데이터 분석의 정확성과 객관성을 높이고, 원자력 안전규제기술에 4차 산업혁명을 이끌어가는 인공지능 기술의 접목을 통해 국내외 안전규제 분야를 선도함. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이공희
• 주관연구기관 : 한국원자력안전기술원
• 발행년도 : 20230100
• Keyword : 1. 가동중시험;해석코드;진단;열화;머신러닝; 2. In-Service Test;Analysis Code;Diagnosis;Aging;Machine Learning;

□ 연구개요 초전도체에 있는 쿠퍼쌍 (cooper pair)은 자연적으로 양자얽힘상태 (quantum entanglement state)에 있어 양자얽힘 소스 (source)로 볼 수 있다. 이런 초전도체 전극을 중심으로 양쪽에 양자점을 제작해서 (쿠퍼쌍분리소자 (cooper pair splitter)) 초전도체 속의 양자얽힘상태에 있는 쿠퍼쌍을 양쪽 양자점으로 분리를 고주파 테크닉을 이용하여 그 효율을 극대화하고, Josephson Parametric Amplifier (JPA) 소자를 이용한 sensitive shot noise 측정으로 양자얽힘상태를 검출하는 것을 목표로 한다. 이를 통해 양자얽힘상태에 대한 깊은 이해와 연구토대를 확보는 것을 목표로 한다. □ 연구 목표대비 연구결과 1차년도 목표대비 연구결과 목표: shot noise 측정을 위한 RF 셋업/Parametric Amplifier 특성 분석 연구결과: 고주파 영역에서 측정 가능한 shot noise 셋업 수행 및 Josephson Parametric amplifier (JPA)를 극저온에서 측정하여 증폭기의 gain을 측정함 - JPA gain g > 25 dB, 동작주파수: 5.5 GHz ~ 6.7 GHz 2차년도 목표대비 연구결과 목표: 초전도 전극과 나노와이어을 이용한 조셉슨 접합 소자 제자 및 특성 측정 연구결과: Cd₃As₂ 나노와이어와 알루미늄(Al) 전극을 이용하여 조셉슨 접합 소자를 제작하고, 초전류 현상을 관찰하고, 게이트 전압에 따라 초전류가 제어됨을 관찰함. 접합에 마이크로파를 인가했을 때, 조셉슨 shapiro step이 나타남을 관찰함 목표: 초전도 전극-양자점 (조셉슨 접합) 소자에서 shot noise (Josephson radiation) 측정 연구결과: Cd₃As₂ 나노와이어와 알루미늄(Al) 전극을 이용하여 제작한 조셉슨 접합 소자에 전압을 인가했을 때 Josephson radiation이 측정되었음(shot noise) 3차년도 목표대비 연구결과 목표: 쿠퍼쌍 분리소자에 charge pump를 결합한 소자 제작 연구결과: 효율적인 쿠퍼쌍 분리소자를 구현하기 위해서, 전자의 터널링을 charge pump 소자를 먼저 구현함. 인가하는 RF 신호에 따라 펌프 전류가 발생함을 관찰함 목표: 쿠퍼쌍 소자에서 shot noise 측정을 통해 양자얽힘상태 검출 연구결과: 쿠퍼쌍 소자에서 shot noise 측정 기술 개발. 쿠퍼쌍 터널링의 경우(2e)와 깨어진 경우(e)의 shot noise 양의 현저한 차이를 비교함. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구과제는 양자상태에 대한 중요한 기초 연구가 될 뿐 아니라, 양자얽힘상태에 대한 깊은 이해와 연구토대를 제공할 것으로 기대한다. ○ 본 연구를 토대로 게이트 전압으로 제어 가능한 Cd₃As₂ 및 InAs 나노와이어 조셉슨 접합 소자를 제작하여 초전도 트랜스몬 큐빗(게이트몬)을 구현할 계획이다. 향후, 게이트몬을 초전도 공진기에 결합하여 공진기로 큐빗을 제어하고 신호를 측정할 계획이다. ○ 본 연구에서는 조셉슨 접합에서의 shot noise를 측정을 통해 접합의 특성을 연구하고, Andreev reflection을 관찰하였으므로, 이를 이용하여 Andreev spin qubit 구현이 가능할 것으로 기대한다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 정민경
• 주관연구기관 : 대구경북과학기술원
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 양자얽힘상태;쿠퍼쌍분리소자;샷 노이즈;나노와이어 양자점;이중양자점; 2. quantum entangled state;Cooper pair splitter;shot noise;nanowire quantum dot;double quantum dot;

□ 연구개요 본 연구는 현재 비세포성폐암(NSCLC) 환자에게 적용되고 있는 방사선치료를 시행함에 있어 방사선치료 효과 증대를 위한 일환으로 유산소운동을 병행하고자 하였다. 방사선치료 효과 상승의 근본적인 방법으로 종양 세포내의 산소농도를 증대시키는 방법이 가장 일반적이다. 이에 본 연구진은 폐암 환자에게 유산소운동을 병행함으로써 종양세포 내의 재산소화를 유도하여 방사선치료 효과에 미치는 영향을 확인하고자 하였다. 해당 내용을 동물모델을 활용하여 유산소운동이 폐암 방사선치료 효과에 미치는 영향을 확인한 이후에 3년차에 방사선치료를 받는 폐암 환자를 대상으로 임상연구를 진행하여 그 효과를 검증하고자 한다. □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구의 1,2년차 연구결과는 목표 대비하여 계획대로 연구를 진행하여 연구결과를 도출하였다. NSCLC 세포주(A549)를 활용하여 NSCLC-orthotopic 마우스 모델을 구축하였다. 구축한 마우스 모델을 활용하여 단독 방사선 치료그룹, 단독 유산소운동그룹, 유산소운동과 방사선치료를 병행한 그룹으로 구분하여 In vivo 실험을 진행하였다. 마우스용 트레드밀을 활용하여 방사선 처리 전에 유산소운동을 실시하였고 모든 동물실험 일정을 종료 후 마우스에서 종양 조직을 확보하여 폐암 세포 종양 크기의 변화 및 종양세포 내의 세포 사멸 정도를 확인하였다. 또한 유산소운동을 병행하였을 때 종양세포 내의 산소농도 변화 및 활성산소(ROS) 변화를 면역조직화학염색법을 활용하여 분석하였다. 추가적으로 동물모델을 통해 확보한 종양 조직을 이용하여 전사체(NGS)분석을 실시하였다. 이는 유산소운동을 방사선치료와 병행하였을 때 종양세포 내의 재산소화 및 ROS 증대에 미치는 핵심인자를 발굴하기 위함으로 본 연구진은 4개의 핵심인자를 분석하여 제시하였다. 본 연구의 3년차 연구결과는 목표치에 대비하여 연구진행이 많은 부분에서 미미하다. 현재 본 기관의 기관생명윤리위원회에 임상시험 승인을 위한 논의단계에 있으며 유산소운동이 가능한 폐암 환자의 코호트 분류 및 안전한 재활치료의 프로세스 구축에 대한 논의 후 임상시험을 진행하기 위한 단계에 있다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 본 과제의 최종 목적은 폐암 방사선치료 효과의 증대를 위한 병용치료 파트너를 찾기 위함이다. 앞서 언급하였듯이 방사선치료 효과 상승의 근본적인 방법은 저산소성 종양세포 내에 재산소화 과정을 통하여 그 치료효과를 상승함에 있다. 이에 많은 연구진들이 고압산소탱크 및 나노입자를 활용한 종양세포 내의 직접적인 산소 전달을 위한 연구들이 진행되고 있다. 하지만 장비 설치에 많은 비용과 임상 적용에 있어 한계점이 따른다. 본 연구진은 비교적 접근이 용이한 유산소운동을 병행하였을 때 폐암세포 내의 재산소화를 유도하고 이를 통해 방사선치료 효과 상승을 유발할 수 있다는 연구가설을 세우고 동물모델을 통해 이를 검증하고 유산소운동이 방사선치료 효과 상승의 역할 가능성을 제시하였다. 또한 전사체분석을 통하여 치료효과 증대의 핵심인자를 제시하였다. 본 연구진은 연구결과를 바탕으로 추후에 핵심인자를 조절하여 유산소운동과 방사선치료를 병행하였을 때 확실한 치료효과 증대에 대한 검증을 동물모델에서 진행함과 동시에 현재 보류상태에 있는 폐암 환자를 대상으로 임상시험을 진행하기 위하여 노력할 것이다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 조선미
• 주관연구기관 : 인제대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 비세포성폐암;방사선치료;유산소운동;재산소화;전사체분석; 2. Non-small cell lung cancer;Radiotherapy;aerobic exercise;reoxygenation;Transcriptome analysis;

□ 연구개요 • 본 연구의 목표는 직업적 방사선 노출에 의한 건강영향을 파악하고, 이를 통해 국내 의료방사선종사자들의 직업적 방사선 노출과 1) 사망률 및 사망원인과의 관련성, 2) 암 발생률 및 암 발생과의 역학적 관련성 파악, 3) 생체지표 분석을 통하여 질병 이전 단계의 건강영향을 파악함. □ 연구 목표대비 연구결과 • 직업적 방사선 노출과 암 발생, 자살, 심혈관질환 사망 및 발생, 그리고 심혈관질환 관련 생체지표와의 연관성을 파악하였으며, 직업적 방사선 노출로 인해 추가되는 생애기여암위험도를 산출함. • 다양한 건강영향 지표들 (표준화발생비, 표준화사망비, 상대위험도, 초과상대 및 절대위험도)을 통해 일반인구와의 비교에서부터, 노출선량 집단별 비교, 방사선량당 건강 위험도까지의 전반적인 영향을 분석함. • 의료방사선종사자들의 뱃지 착용 순응도에 따른 노출 오분류 및 뱃지 선량의 정확도를 정량적으로 평가하였으며, 다중 대체법을 통해 전체 의료방사선종사자들에서 생활 습관 요인과 작업 특성값을 추정함. • 프랑스와 미국에서 진행하고 있는 의료방사선종사자 연구와의 공동연구를 착수하였으며, 미국 국립암센터 연구자와는 방사성요오드 치료에 의한 암 위험도 평가 연구를 수행하였고, 방사선 역학 전문 서적의 출판 및 관련 전문분야 인력을 양성함. • 본 연구에서 설정하였던 의료방사선종사자들의 직업성 방사선 노출에 의한 건강영향 평가에 대한 기존 연구 목표를 달성함. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) • 외부비교군 및 내부비교군에 따른 위험도, 선량구간별 만성질환 위험도 산출은 향후 선량당 위험도 규명 연구를 수행하는 데 기초자료로 활용됨. • 직업적 방사선 노출과 암, 자살, 심혈관질환 등 건강영향 위험도 산출을 통해 향후 심도있는 분석이 필요한 건강영향을 선정하는데 활용됨. • 생체지표 결과는 대규모 역학 분석 결과를 보다 심층적으로 이해하는데 기여하며, 기 확보된 자세한 노출정보의 장점을 통해 국제적으로 경쟁력 있는 연구 결과를 제공함. • 국제 공동연구를 통해 향후 대규모 직업성 코호트 구축을 위한 기초자료로 활용되며, 궁극적으로 방사선 노출로 인한 질환 감소를 통해 사회경제적 손실을 최소화하는데 기여함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이원진
• 주관연구기관 : 고려대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 방사선 노출;직업성;종사자;건강영향;생체지표; 2. Radiation exposure;Occupation;Workers;Health effects;Biomarkers;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 남욱희
• 주관연구기관 : (주)오리엔트정공
• 발행년도 : 20231200
• Keyword : 1. 엔드플레이트;주조성;방열;강도;열전도도; 2. End plate;castability;radiation;strength;thermal conductivity;

□ 연구개발 목표 포유류에서 미토콘드리아 미접힘 단백질 반응경로 (Mitochondrial unfolded protein response, UPR^mt) 체계화 및 UPR^mt 조절인자 발굴을 통한 인체복잡질환 (당뇨병, 퇴행성 질환, 뇌신경질환, 암 등)의 병인 규명과 치료표적 발굴 ▶ 포유류에서 미토콘드리아 단백질 항상성 및 UPR^mt 기전 확립 ▶ 발굴한 신규 미토카인을 포함한 UPR^mt 조절인자의 역할 분석 및 질환마우스모델(조직 특이적 Crif1, Mrps5, Jmjd3 결손)에서 효능 검증 ▶ 당뇨병과 퇴행성 뇌신경질환의 환자조직에서 UPR^mt 유전자 및 미토카인 발현 관찰을 통한 바이오마커 및 치료제 개발 □ 연구개발 내용 한국연구실: UPR^mt유발 마우스모델 표현형 분석과 미토카인 발굴 활용 인체복잡질환 치료제 개발 ▷ 연구내용 1: 미토콘드리아 산화적 인산화 반응의 핵심인자인 Crif1 유전자에 대한 조직 특이적 결손 마우스 모델 구축 및 표현형 분석을 통하여 개체 수준에서 UPR^mt에 의한 전신 당, 단백질 및 지질 대사 조절과 면역세포 분포 및 기능분석을 시행함. ▷ 연구내용 2: 마우스 지방세포, 간세포 및 근육세포에서 UPR^mt 유도 모델을 확립하고 생물정보학을 통한 전사체와 단백체를 통합적으로 분석함. 이를 통해 UPR^mt의 세포내 분자경로를 체계화하고 분비단백체(secretome) 분석을 통해 신규 미토카인 후보군을 설정함. ▷ 연구내용 3: 생물정보학 기술을 활용하여 세포 및 생체 수준에서 발굴한 UPR^mt 조절인자 후보군을 인체복잡질환 마우스 모델에 적용하여 치료 가능성을 탐색함. ▷ 연구내용 4: 환자의 혈청과 조직에 대한 유전체/전사체/단백체/대사체 분석을 통하여 UPR^mt와 인체복잡질환의 연관성을 확인하고 해외연구실의 생물정보학 분석에 기반하여 신규 바이오마커 개발과 질환 치료물질을 개발함. 해외연구실: UPR^mt와 미토콘드리아 단백질 항상성 기전 확립과 UPR^mt 핵심 조절인자 발굴 ▷ 연구내용 1: 단일 세포 수준에서의 UPR^mt 전사체, 단백체, 후성유전체, 대사체 분석을 통해 UPR^mt 기전을 확립하고 미토콘드리아 표현형에 대한 UPR^mt의 역할을 규명함. ▷ 연구내용 2: 한국연구실과 함께 UPR^mt 조절의 핵심인자에 대한 조직 특이적 유전자 결손 마우스 모델을 확립하고 생물정보학 데이터베이스 구축 및 공유를 통해 한국연구실의 미토카인 발굴에 기여함. ▷ 연구내용 3: 예쁜꼬마선충 모델에서 UPR^mt 조절인자들의 규명 및 기능적 특징을 밝힘. 생물정보학을 통해 마우스와 인간 집단에서의 UPR^mt 조절인자를 규명하여 한국연구실의 질환 치료효과 실험에 제공함. ▷ 연구내용 4: UPR^mt 조절인자의 약리/약동학적 특징을 규명하고 생물정보학 기술을 활용하여 한국연구실의 환자 혈청 및 조직 데이터를 분석하여 인체복잡질환에서 UPR^mt 조절인자의 치료 효능 평가의 기반을 확립함. □ 활용계획 및 기대효과 ▷ 포유류 UPR^mt 경로 확립으로 인체복잡질환의 신규 병태생리기전 규명. ▷ 세포 수준에서부터 예쁜꼬마선충, 마우스 및 인체 코호트까지 UPR^mt 관찰을 통한 거대 데이터베이스 구축을 통해 미토콘드리아 연구의 활성화를 유도함. 인체복잡질환에서 UPR^mt의 중요성을 입증하여 중개의학 발전에 기여하고 신규 치료물질 개발에 공헌함. ▷ 신규 UPR^mt 조절 인자 혹은 미토카인의 질환동물모델에 대한 효능 검증을 통하여 전임상 실험에 진입함. ▷ 단일 연구 주제에 대한 국내외 다기관 협력을 통해 연구 결과의 파급효과를 극대화함 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 송민호
• 주관연구기관 : 충남대학교
• 발행년도 : 20230200
• Keyword : 1. 미토콘드리아;미토콘드리아 미접힘 단백질 반응;미토카인;단백질항상성;대사질환;뇌신경질환; 2. mitochondria;mitochondrial unfolded protein response;mitokine;proteostasis;metabolic disease;neurodegenerative disease;Crif1;Jmjd3;Mrps5;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 김원혁
• 주관연구기관 : 엔케이에스(주)
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 사용후핵연료;건식저장용기;캐니스터;모바일로봇;레이저피닝; 2. Nuclear spent fuel;Dry cask storage;Canister;Mobile robot;Laser peening;

□ 연구개요 ○ [Aryl hydrocarbon receptor (AHR)-ligand binding domain 구조 규명] AHR은 dioxin과 같은 다양한 환경 독성 물질 및 내인성 리간드에 의하여 활성화되는 전사인자로 전사 파트너인 ARNT (AHR nuclear translocator)와 결합하여 생체 내에서 adaptive metabolism, dioxin toxicity와 같은 생체내 대사 뿐 아니라 세포의 항상성 유지, 세포 분화 및 interleukin, T cell 등의 면역 세포 분화에 작용하여 다양한 생리적, 면역적 발달과 기능에 중요한 역할을 함. - AHR의 ligand 결합과 DNA 결합에 의한 구조적 연구를 진행하였지만 ligand 결합과 DNA 결합이 서로에게 주고받는 구조적 allostery 기전은 아직 밝혀져 있지 않았기에 본 연구과제를 통해 이를 수행하고자 하였음. ○ [AHR의 ligand 선택성 연구] 최근 연구를 통해 tryptophan 대사물질인 kynurenine과 그 파생물질들이 AHR의 내인성 리간드로 작용하여 면역계, 암세포를 비롯하여 다양한 생리적 영향을 한다고 연구되고 있음. 하지만 ligand의 다양성이 AHR의 기능에 어떠한 선택성을 주는가 대한 구조적 allostery에 관한 연구는 미흡한 실정임. 따라서 본 연구를 통하여 AHR의 다양성과 선택성이 AHR의 기능에 어떠한 선택성을 주는가 대하여 구조적으로 접근하는 연구를 수행하고자 하며, 최종적으로 AHR의 ligand 선택성에 영향을 미치는 구조적 allostery 메커니즘에 관한 연구를 수행하고자 하였음. □ 연구 목표대비 연구결과 ◯ AHR-ligand binding domain(LBD) 과발현, 정제 시스템 확립 - AHR-LBD을 포함한 AHR 단백질을 과발현, 정제하기 위한 전략으로 AHR과 결합하는 ARNT 단백질의 construct를 동시에 설계하고 E. coli expression system에서 co-expression할 수 있는 duet vector를 제작함. - 하지만, 기초 정제조건을 탐색하였으나 발현량이 매우 부족하고 insoluble한 단백질의 비율이 높아 대장균 배양 및 표적단백질의 과발현 조건의 최적화가 필요함. - 또한, 대체 방안으로 제시한 mammalian cell을 활용한 expression system을 위한 vector 디자인을 설계하였음. -하지만, mammalian cell을 이용한 발현도 AHR 단독으로는 발현량의 한계가 있기에 ARNT나 HSP90와 같은 AHR과 결합하는 파트너 단백질들의 재조합 플라스미드도 설계, 제작하여 co-expression을 위한 조건을 탐색하고 있음. ◯ AHR-LBD와 ligand 복합체 구조 규명 및 상호작용 연구 - 이전 단계에서 LBD를 포함한 AHR을 충분한 양으로 획득하지 못하여 직접적인 AHR-LBD의 3차 구조 규명을 진행하지는 못 하였음. - AHR-LBD와 ligand 결합에 대한 구조 정보를 homogoly domeling 및 docking simulation을 병행하여 AHR-LBD와 다양한 lignad 들과의 상호작용에 대한 in-silico simulation 연구를 수행함. - 이를 바탕으로 AHR-LBD 내의 몇 개의 중요한 아미노산 잔기를 특정하여 후속 연구를 준비하고 있음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) - 본 연구를 통하여 설계, 제작된 다양한 AHR과 파트너 단백질들의 재조합 플라스미드와 수립된 발현 시스템을 활용하여 AHR의 구조 연구를 추가적으로 진행할 예정임. 또한 AHR의 재조합 플라스미드를 이용한 연구가 필요한 다양한 연구자들과 공동연구를 수행할 수 있는 연결 고리가 되리라 생각함. - 본 연구과제를 통하여 얻은 AHR-LBD의 model 구조와 ligand들과의 docking simulation으로 얻은 연구 결과 역시 향후 AHR의 ligand 선택성을 바탕으로 AHR를 표적으로 하는 추가적인 연구에 활용할 수 있을 것임. - 본 연구에서 얻은 AHR-LBD 단백질과 ligand와의 결합 simulation을 통해 얻어진 몇 몇 중요 아미노산 잔기들을 활용한 돌연변이를 통한 AHR의 기능에 관한 영감을 얻을 수 있었으며 이를 바탕으로 추가적인 연구를 진행해볼 예정임. - 이를 종합하여 AHR을 중심으로 한 면역학, 약물학 등의 관련 약학 전공 연구진들과 공동연구를 진행해볼 수 있을 것임. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 석승현
• 주관연구기관 : 제주대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 단백질 구조;AHR 작용기전;AHR 구조; 2. AHR;Protein Structure;AHR mechanism;AHR structure;AHR-LBD;