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;

1. 연구개발 목표 □ 최종 연구개발 목표 ◦ 원전의 안전성 향상을 위한 중대사고 기기생존성(ES1)) 평가 기술 개발 ◦ 중대사고 기기생존성 평가 설비 구축 ◦ 중대사고 기기생존성 평가 체계를 통한 원전 규제 대응 및 산업계 수탁과제 수행 □ 당해 연구개발 목표 ◦ 중대사고 기기생존성 관련 규제요건 분석 ▹ 사고관리계획서2) 유관기관 협업체계 구축 ▹ 중대사고 기기생존성 평가 관련 규제 및 환경조건 연구 ◦ 중대사고 환경 모사 시험설비 구축 및 운용 ▹ 중대사고 기기생존성 시험설비 고도화 및 운용 ▹ 시험챔버 내부 열전달 특성 파악 ◦ 기기생존성 평가 기술 및 중대사고용 방화랩(Fire wrap) 설계기술 개발 ▹ 중대사고 기기생존성 종합영향평가 수행 ▹ 중대사고 대처설비 생존성 향상기술 개발 ▹ 중대사고 환경에서의 상승효과를 고려한 비금속소재 열화평가 기술 개발 (위탁) (출처 : 본문 : 1. 연구개발 목표 2p)

• 연구책임자 : 김대환
• 주관연구기관 : 한국기계연구원
• 발행년도 : 20230200
• Keyword : 1. 중대사고;기기생존성;생존성향상;실증시험;안전등급기기; 2. Severe Accident;Equipment Survivability;Survivability Improvement;Type Test;Safety Related Equipment;

연구개발과제의 개요 2021년 KISTEP에서 발표한 우리나라 분야별 기술수준 보고서에 따르면, 우리나라의 원자력 기술은 미국, EU, 일본 다음으로 세계적인 수준으로 기술선도그룹에 포함된다. 동 보고서에서 수록된 또 다른 중요한 점은 이러한 우수한 기술 수준을 유지‧향상하기 위해서는 인력양성을 최우선 과제로 삼아야 한다는 결론이 포함되었다. 원자력 및 에너지 기술분야의 전문가들이 꼽은 가장 중요한 정부의 정책이 인력양성이라는 것을 의미한다. 과거부터 원자력은‘사람의 머리에서 캐내는 에너지로 불리웠다. 우수한 인력을 양성해내는 것이 가장 효과적인 기술개발의 첫 단계라는 것, 사람이 그만큼 중요하다는 것을 많은 전문가들이 공감하고 있다는 방증이다. 이에 따라, 정부에서도 인력양성의 중요성을 인식하고 정책적인 지원을 지속하고 있다. 과기부에서는 원자력안전연구전문인력양성사업, 산업부에서는 에너지인력양성사업과 원자력생태계지지원사업, 원안위에서는 원자력안전사전실습교육강화사업 등 부처별로 다양한 인력양성 사업을 기획‧운영하고 있다. (출처: 본문 3p)

• 연구책임자 : 정원표
• 주관연구기관 : 한국원자력협력재단
• 발행년도 : 20230300
• Keyword :

□ 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;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◎ 최종 목표 치료적 목적의 방사선조사 후 발생한 구강건조증에 있어 부교감신경과 침샘줄기세포의 보존에 대한 알파리포산의 효과 규명 및 기전 탐색 ◎ 전체 내용 ○ 1차년도 - 알파리포산의 부교감신경과 침샘줄기세포 보존효과 확인 -두경부 방사선조사를 통한 침샘조직 내 부교감신경 손상과 줄기세포의 변화 확인 및 이들에 대한 알파리포산의 효과 확인 - 부교감신경 치유와 줄기세포의 유지에 관련된 인자들의 분자수준에서의 발현 변화 확인 및 이들에 대한 알파리포산의 효과 확인 (in vitro포함) - 알파리포산의 부교감신경과 침샘줄기세포 보존효과 기전 확보 ○ 2차년도 알파리포산의 부교감신경과 침샘줄기세포 보존 타깃 탐색 - 부교감신경의 중추신경과와 연결점인 ganglion 내 신경손상 유무와 알파리포산의 효과확인 - 중추 신경내 대표적 줄기세포 저장고 (reservior)인 SVZ, olfactory bulb에서의 줄기세포 발현의 변화와 알파리포산의 효과확인 - 골수,말초혈액,침샘조직에서의 줄기세포 발현/이동의 변화 및 효과확인 - 침샘 조직이외의 알파리포산의 타깃과 기전 확보 ○ 3차년도 알파리포산의 특이적 효과기전 규명 및 임상적용 가능성 타진 - 다른 항산화제 (NAC, Vip C, Vip E, Cor10 등) 와의 비교 : 방사선조사로 유발된 침샘조직 손상 보호효과 및 부교감신경 손상과 줄기세포의 변화 확인 - 다른 항산화제 (NAC, Vip C, Vip E, Cor10 등) 와의 비교 : 방사선조사로 유발된 중추신경, SVZ, olfactory bulb 및 골수와 말초혈액에서의 줄기세포 발현과 이동의 변화 확인 -2차년도 연구내용 기준- - 대표연구결과 중심으로 한 알파리포산 특이적 방사선 조사로 인한 침샘 조직 손상에 있어 치유와 기능 회복 기전 규명 -알파리포산의 임상적용 가능성 타진 □ 연구개발성과 ○ 방사선 치료로 인한 침샘 기능 저하의 원인 및 치료 연구 기전 확립 ○ 이를 통해 논문 출판 및 향후 임상 적용 가능성의 근거 확립 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 학문적 측면 - 항산화제로 알려진 알파리포산의 신규기능 규명 및 기전 확보 - 방사선 종양치료로 야기되는 부작용에 대한 분자생물학적 기전 이해 - 방사선 종양치료의 부작용 경감에 대한 학문적 근거 제공 - 침샘 조직 내 혹은 외 부교감 신경 보존, 줄기세포의 보존과 관련된 새로운 인자 발굴 및 검증을 통한 학문적 근거 제공 ○ 의학적 측면 - 방사선 치료에 따른 부작용 감소로 암 환자의 삶의 질 향상 - 침샘 조직 내 혹은 외 부교감 신경 보존, 줄기세포의 보존과 관련된 새로운 인자 발굴 및 검증을 통한 신약 개발 가능성 제시 ○ 경제적·기술적 측면 - 종양치료 시 혹은 후 부작용 해소의 결과는 국민건강증진과 개인적, 사회적인 의료비의 감소 효과 기대. - 방사선치료의 부작용 감소 안정성으로 환자의 삶의 질 향상과 추가적인 의료비 상승을 억제할 것으로 기대. - 기존 약제의 용도변경 (Drug repositioning)으로 신약 개발에 드는 비용절감 - 연구된 기전을 이용한 여러 가지 약제 개발이 가속화 될 것으로 생각됨 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 우승훈
• 주관연구기관 : 단국대학교
• 발행년도 : 20230600
• Keyword : 1. 알파리포산;방사선치료;줄기세포;항산화제;침샘; 2. alpha lipoic acid;radiation therapy;stem cell;anti oxidant;salivary gland;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 1. 인간 배아줄기세포를 활용한 primary GBM cell line 생성 2. primary GBM을 in vitro에서 연구할 수 있는 organoid model 생성 3. recurrent glioblastoma 의 standard therapy을 연구할 수 있는 model 생성 ◼ 전체 내용 GBM은 표준 치료에도 불구하고 90% 비율의 환자에게서 재발되고 있음. 그러나 재발에 대한 standard therapy는 아직 없으며, 재발한 GBM의 경우 항암제와 방사선에 저항성을 획득하게 되어 치료 효과를 보기 매우 어려움. 본 연구에서는 GBM의 완치를 위하여는 GBM의 재발을 억제하거나 또는 이미 재발한 GBM 세포의 사멸을 유도할 수 있는 전략을 수립하고자 하였음. 이를 위해 재발한 GBM 세포의 특성을 분자 수준에서 규명하여 유전적 발현 특성을 파악이 필요함. 재발성 교모세포종 오가노이드 모델을 통하여 GBM 완치를 위한 standard therapy을 확립하고자 함. □ 연구개발성과 - Triple mutant pluripotent stem cell (PSC) 제작 - WT PSC 와 triple mutant PSC을 이용하여 organoid 제작 및 표현형 검증 - 2D culture system을 통한 GBM like cell 들의 표현형 유지 검증 후 cell stock 생성 - GBM like cell 들에 temozolomide 처리 후 cell death 확인 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 1. Temozolomide resistant GBM like cell 들의 특징 분석 - 2D에서 자라난 GBM like cell 들에 temozolomide treat 이후 resistance을 가지는 cell 들의 특징을 알아 볼 수 있을것으로 기대됨. - Temozolomide 에 resistant을 가진 환자들에 대한 치료에 도움을 줄것으로 기대됨. 2. RNA sequencing을 통한 GBM like cell 들이 주변의 정상세포에 미치는 영향 분석 - Glioblastoma stem like cell 들이 주변세포에 미치는 영향을 WT organoid을 활용하여 알아보고자 함. - GBM organoid 와 WT organoid fusion 이후 WT organoid 의 RNA sequencing을 통해서 DEG 분석을 하고자 함. - WT 세포들에 미치는 영향을 분석하여 이를 억제한다면 GBM 의 재발도 억제할 수 있을 것이라고 생각함. (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 한진주
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20230100
• Keyword : 1. 교모세포종;인간만능줄기세포;뇌 오가노이드;크리스퍼 유전자 편집기술; 2. Glioblastoma;Human pluripotent stem cell;Brain organoid;CRISPR-Cas9 genome editing technique;

□ 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;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 ○ 최신 국제기준 및 선진국의 규제사례를 반영한 천연방사성핵종 포함 생활밀착형 가공제품의 전주기 생애 방사선학적 안전성평가 방법론 개발 및 규제기반 요소기술 확보 ◼ 전체 내용 - (1단계 1차년도) NORM 함유 가공제품 관련 국내·외 최신 규제기준 및 평가모델 분석 - (1단계 2차년도) 국내 NORM 함유 가공제품 특성 반영 전주기 방사선 안전성평가 방법론 개발 - (2단계 1차년도) 국내 NORM 함유 가공제품 안전성평가 프로그램 개발 및 규제기반 요소기술 확보 ◼ 1단계(‘20~’21) ❏ 목표 ○ NORM 포함 가공제품 관련 국내외 최신 규제기준 및 평가모델 분석 ❏ 내용 - 국내·외 NORM 함유 가공제품 규제기준 및 규제사례 분석 - 국외 NORM 함유 가공제품의 안전성평가 모델 분석 - NORM 함유 가공제품의 국제교역 관련 국내외 현황 조사·분석 - 국내 NORM 함유 가공제품의 특성조사 및 빅데이터 분석 - 가공제품 유형별 전주기 방사선학적 안전성평가 프로토콜 개발 - 국제교역 시 면제기준 개발방향 수립 ◼ 2단계(‘22) ❏ 목표 ○ NORM 함유 가공제품 안전성평가 프로그램 개발 및 규제기반 요소기술 확보 ❏ 내용 - 빅데이터분석 기반 가공제품 방사선 안전성평가 프로그램 개발 - 가공제품 안전 강화 규제적용 기술배경자료 확보 - NORM 함유 가공제품의 전주기 방사선 안전성 평가지침(안) 및 국제교역 시 면제기준(안) 개발 □ 연구개발성과 ❍ N-STAR 안전기술보고서 4편 및 규제정책제안서 3편 ❍ 국내·외 논문 게재(국외 SCIE 학술지 논문 3편, 국내·외 학술발표회 논문 7편) ❍ 생활주변방사선 전문인력 양성(석사학위과정 대학원생 6명, 규제전문기관 인력 5명) □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ❍ 최근 원자력안전위원회가 개정한 ‘원자력 안전기준 강화 종합대책’ 중 생활방사선 제품안전 강화 관련 상세 규제지침 개발 및 NORM 함유 부적합 가공제품 관리방안 수립의 기술적 요소기술 및 근거자료로 활용함 ❍ 방사성물질이 함유된 상품의 국내외 유통과정에서 필요한 안전기준 제시 ❍ 국민 일상생활과 매우 밀접한 천연방사선핵종 함유 가공제품에 대한 방사선 안심기술 확보로 방사선피폭에 대한 국민 불안감 해소 및 사회적 갈등 최소화 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김주열
• 주관연구기관 : 한국전력국제원자력대학원대학교
• 발행년도 : 20230100
• Keyword : 1. 천연방사성핵종 포함 물질;가공제품;전주기 평가;방사선 안전성평가;생활방사선; 2. Naturally-Occuring Radioactive Material(NORM);Consumer Product;Life-cycle Assessment (LCA);Radiation Safety Assessment;Radiation in the Natural Environment;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 연소도 효과를 고려한 통합전산코드의 검증, 평가모델 및 방법론 개발/개선 등을 통한 설계기준사고 규제검증기술의 고도화 ◼ 전체 내용 ㅇ 핵연료/열수력 통합전산코드 검증 및 핵연료모델 개발 ㅇ 노심 냉각유로변형 영향평가 규제기술 개발 ㅇ 통합코드기반 LOCA 최적계산 및 불확실도 평가방법론 개선 ㅇ 고연소 핵연료 신안전기준 개발 ㅇ 노심비대칭 과도사고 안전여유도 평가방법론 개발 ◼ 1단계(‘18-’20) ❏ 목표 ㅇ 핵연료/열수력 통합코드 검증과 핵연료모델(핵연료재배치, 크러드 열저항) 개발 ㅇ 설계기준사고의 노심냉각성능 규제검증방법론 및 기준 개발 ❏ 내용 1. 1차년도(2018) - 핵연료/열수력 통합코드용 핵연료모델 기반기술 개발 - 노심 냉각유로변형 영향평가를 위한 열수력 현상 규명 - 통합코드 적용을 위한 LBLOCA 최적평가방법론 개선사항 도출 - 고연소도 핵연료 신안전기준 개발항목 도출 및 비대칭사고 핵심현상 도출 2. 2차년도(2019) - 핵연료/열수력 통합코드용 핵연료모델 개발 - 노심 냉각유로변형 영향평가를 위한 열수력 모델 개발 - 통합코드를 활용한 LBLOCA 최적평가방법론 개발 - 전노심 핵연료 연소이력 생산 및 연소성능 분석 - 고연소도 핵연료 신안전기준 개발 및 비대칭사고 분석방법론 개발 3. 3차년도(2020) - 핵연료/열수력 통합코드용 핵연료모델 평가 - 노심 냉각유로변형 영향평가를 위한 열수력 모델 적용성 평가 - 통합코드 LBLOCA 최적평가방법론의 발전소 적용성 평가 - LOCA시 핵연료 형상변형 분석을 위한 원전 모델링 - 고연소도 핵연료 신안전기준 개발 및 비대칭사고 분석방법론 정립 ◼ 2단계(‘21-’22) ❏ 목표 ㅇ 핵연료/열수력 통합코드 및 핵연료모델(핵연료재배치, 크러드 열저항) 개선/검증 ㅇ 설계기준사고의 노심냉각성능 규제검증방법론 및 기준 개발 ❏ 내용 1. 4차년도(2021) - 핵연료/열수력 통합코드용 핵연료모델 개선 - 노심 냉각유로변형 영향평가를 위한 수력학 모델 개선 - 고연소도 핵연료 신안전기준 적용성 평가 - 연소도 효과를 고려한 최적평가 지침서 초안 개발 - LOCA시 연소도별 핵연료 형상변형을 고려한 노심냉각성능 평가 - 비대칭사고 안전여유도 평가 2. 5차년도(2022) - 핵연료/열수력 통합코드용 핵연료모델 검증 - 노심 냉각유로변형 영향평가를 위한 열전달 모델 개선 및 평가 - 고연소도 핵연료 신안전기준 적용성 평가 - 연소도 효과를 고려한 최적평가 지침서 최종안 개발 - LOCA시 핵연료 형상변경을 고려한 노심냉각성능 평가 - 비대칭사고 현안별 규제입장 정립 □ 연구개발성과 ⦁ 핵연료/열수력 통합전산코드 검증 및 핵연료모델 개발 FRAPTRAN과 MARS-KS 안전해석 코드를 통합하여 FAMILY 전산코드를 개발 및 검증하였음. FAMILY 코드 검증을 위해 ① 신연료 및 고연소 핵연료 LOCA 실험 자료를 활용한 FAMILY 코드 예측성능 검증과 ② Halden 및 SCIP IV 국제공동연구 가입을 통한 검증 DB 구축을 수행하였음. FAMILY 코드의 핵연료 모델 개발을 위해 ① QT 핵연료재배치 모델 검증 및 개선, 재배치 핵연료 출력모델 개선을 수행. ② 냉각재 환경을 고려한 크러드 열저항 모델 개발 및 안전해석 영향평가를 수행. 추가적으로 분산 핵연료의 잠재적 안전현안 규제검증방법론 개발과 재임계 안전성 규제검증 예시 계산을 수행하였음. ⦁ 노심 냉각유로변형 영향평가 규제검증기술 개발 LOCA 시 노심 냉각유로 변형 관련 규제검증기술 개발을 위해 ① 냉각유로 변형의 열수력 영향평가 및 LOCA 시 핵연료거동 평가 방법론 개발, ② LOCA 시 노심 변형 심각도 평가 및 전(全) 노심 핵연료 파열율평가 방법론 개발을 수행. 통합전산코드의 최신화와 성능 확장을 위해 ① 산화층 및 크러드 열저항 모사가 가능한 핵연료 다층 열전달 모델 및 핵연료 다차원 열전달모델 개념 개발, 피복재 고온변형 모델 개발과 ② 통합전산코드의 계통열수력코드 최신화 및 유로변형을 반영한 체적변화모델 개발 연구를 수행하였음. ⦁ 고연소도 핵연료 신안전기준 및 규제검증기술 개발 비상노심냉각계통(ECCS) 허용기준 법제화 분야에서는 ECCS 허용기준 개정을 위해 고시 제2017-23호 개정(안)과 2종의 규제지침서 개발 및 심사지침서 개선 연구를 수행하였음. 반응도사고에 대한 규제검증 분야에서는 ① 제어봉 이탈사고 규제지침 개발과 ② 최신 연구로 실험자료 평가 및 평가방법론 개발 연구를 수행하였음. ⦁ 통합코드기반 LOCA 최적계산 및 불확실도 평가방법론 개선 냉각재상실사고 규제검증방법론(KINS-REM) 개선을 위해 최적평가 핵연료 불확실도 변수의 선정, 통합코드 활용 LBLOCA 최적평가방법론 개선사항 도출 및 연소도 효과를 고려한 최적평가지침서 개선 연구를 수행하였음. 노심 핵연료 연소이력 생산 및 연료봉 연소성능 분석, 통합코드 발전소 모델링 및 예시계산과 LOCA 시 연료봉 파손분율 평가 및 핵연료형상변형을 고려한 노심냉각성능 평가 연구를 수행하였음. ⦁ 노심비대칭 과도사고 안전여유도 평가방법론 개발 노심 비대칭 과도사고 평가방법론 개발을 위해 비냉각재상실사고 해석 기술 현황 분석, 노심 열수력 비대칭 사고 해석 기술 개발 및 적용성 평가, 부수로 해석코드를 이용한 전노심 DNBR 평가기술 및 온도/붕소/유량 비대칭 현안해결을 위한 규제기술 개선 연구를 수행하였음. 이상의 연구 수행으로, - 전산 소프트웨어 등록 3건, - 정책제안 6건(고시 1건, 규제지침 3건, 심사지침 1건, 인허가 예비해석 1건) - 안전기술보고서(N-Star) 23건, - 연구논문 게재/발표 89편 (SCI 13편, 국외학회 26편, 국내학회 50편), - 기술보고서 등 38건, - 핵연료 성능 DB 구축 3건, - 규제검증방법론 4건(계획하지 않은 성과 1건 포함), - 다수의 FAMILY 통합전산코드, MARS-KS, FRAPCON/FRPTRAN 입력자료 생산 등의 성과를 도출하였음 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ㅇ 본 연구는 핵연료/열수력 통합전산코드의 개발 및 검증과 설계기준사고 시의 노심냉각성능 규제검증방법론 및 기준 개발을 목표로 수행하였음. ㅇ 본 연구를 통해 개발한 정책제안과 FAMILY 전산코드, 검증방법론 등은 고연소 핵연료 특성을 반영한 비상노심냉각계통 및 제어봉이탈사고 국내 허용기준 재설정과 규제 검증방법론으로 적용이 가능함. ㅇ 특히 ‘23년 특정기술주제보고서 및 ‘25년 운영변경허가 심사로 예정된 OPR1000 및 WH형 원전의 냉각재상실사고 및 비냉각재상실사고 신규 안전해석 인허가에 규제검증 계산 도구로서 직접 활용할 수 있음. ㅇ 본 과제는 신규 허용기준에 대응하는 냉각재상실사고 및 반응도사고 등의 규제검증기술을 선도적으로 개발하여 적절한 규제방향을 정립하는데 기여하고, 비상노심냉각계통 허용기준 고시 개정(안)의 이행을 위한 산업체의 기술개발(전산코드, 방법론 개발 등)을 적극적으로 유도함으로써 국민들의 원전 수용성 제고에도 기여함. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이주석
• 주관연구기관 : 한국원자력안전기술원
• 발행년도 : 20230400
• Keyword : 1. 통합전산코드;설계기준사고;고연소도;신안전기준;노심냉각성능; 2. Integrated Computer Code;Design basis accidents;High fuel burnup;New safety criteria;Core coolability;