□ 연구개요 1. 최종목표 파킨슨 질환의 주요 원인으로 지목되는 신경염증을 개선하기 위하여, 항염증효능이 있다고 알려진 저선량 방사선 치료를 통해 파킨슨 질환의 새로운 치료 전략을 구축하고자 함 2. 연구의 필요성 현재 지속적으로 증가하고 있는 파킨슨 질환의 근원적인 치료는 없어 치료법 개발이 필요한 상황으로,병의 진행은 막지 못하고 일시적인 기존치료의 한계점을 극복하기 위해 저선량 방사선 치료를 이용하여 치매의 근본적인 원인인 신경염증 환경을 개선함으로써 치매질환의 악화를 막고, 신경증상의 개선을 기대할 수 있는 파킨슨 질환의 새로운 치료 전략을 구축하고자 함 □ 연구 목표대비 연구결과 1. MPTP 신경독소에 의해 유도된 파킨슨 질환 동물모델에서 저선량 방사선 조사에 의한 치료 효능 평가 - 신경독성 물질 MPTP를 이용하여 파킨슨 질환 동물 모델을 확립하고, 파킨슨 질환의 특징을 확인함 · Control 대비 MPTP 투여군에서 뇌의 선조체 부위에서 dopamine transporter인 [18F]FP-CIT의 SUV 값이 감소되었고, 선조체와 흑질 부위에서 dopamine neuron cell의 marker인 Tyrosine hydroxylase (TH) 발현이 감소되었음1 · Control 대비 MPTP 투여군에서 로타로드 운동 능력이 40% 이상 감소되었음 - 파킨슨 질환 동물모델에서 저선량 방사선 조사에 의한 치료 효능을 확인함 · 선조체 영역의 도파민 운반체 [18F]FP-CIT의 SUr값을 비교해보면, control과 IR 단독조사군은 baseline 대비 변화가 없었고, MPTP군은 IR 전과 IR 후 14일째까지 baseline 대비 감소된 채로 유지되어 MPTP에 의한 파킨슨 질환 모델 구축에 지속되고 있었으며, MPTP+IR군은 IR 전에 baseline대비 73%까지 감소되었다가 IR 후 14일째 33% 회복되었음을 확인하였음 2. 파킨슨 질환 동물모델에서 저선량 방사선 조사에 의한 행동장애 개선 여부 평가 - MPTP 처치 후 7일째에는 MPTP 군과 MPTP+LDIR 군 모두 baseline 에 비해 로타로드 운동 능력이 40% 이상 통계적으로 유의미하게 감소됨을 확인함 - 저선량 방사선 처치 후인 18일째에는 MPTP 군은 여전히 baseline 에 비해 로타로드 운동 능력이 통계적으로 유의미하게 감소되었지만, MPTP+LDIR 군은 저선량 방사선 처치 후 로타로드 수행 시간이 약간 증가하여 MPTP 처치 후 7일째와 유의미한 차이는 없었음을 확인함 3. 파킨슨 질환 동물모델에서 저선량 방사선 조사에 의한 항염증 기전 연구 - Immunohistochemistry 염색 결과: Control 군 대비 MPTP 군에서 염증인자인 GFAP가 유의미하게 증가하였고, MPTP 군과 비교하여 MPTP+LDIR 군에서는 GFAP가 통계적으로 유의하게 감소됨을 확인함 - Cytokine assay 결과: Control 군에 비해 MPTP 군에서 8개 사이토카인 인자 (CD54, lL-3, IL-4, IL-7, IL-10, IL-23, CCL5, TREM-1)가 상향 조절되었고, 이 중 2개 인자 (IL-3, CCL5)만 저선량 방사선에 의해 유의미하게 하향 조절된 것을 발견함 - ICAM-1(CD54) ELISA 분석 결과: ICAM-1 (Intercellular Adhesion Molecule-1) 파킨슨 질환에서 염증 지속성과 관련이 있고, 면역세포가 염증작용이 일어나는 곳으로 옮겨갈 때 중요한 역할을 한다고 알려져 있음. 본 연구진은 저선량 방사선이 ICAM-1 발현에 미치는 영향을 조사하기 위해 마우스 뇌 적출후 선조체영역에서 단백질을 추출하여 ELISA 분석을 통해 ICAM-1 정량 분석을 시행함. MPTP 군에서 ICAM-1 단백질 양이 유의미하게 증가되었고, 증가된 ICAM-1 단백질은 저선량 방사선에 의해 유의미 하게 감소됨을 확인함 - Microarray 분석 결과: 저선량 방사선의 항염증 효능을 조사하기 위해 마우스 뇌를 적출하여 흑질 영역에서 염증 관련 유전자 발현 패턴을 비교 분석함. Control 군과 MPTP 군의 비교에서 T cell, NF-Kb, Immune system, cytokine activity, Inflammatory response 관련 유전자 발현 패턴이 유의미하게 변화되었고, MPTP 군 비교 MPTP+LDIR 군에서는 cytokine activity, Inflammatory response, NF-Kb, Immune system 관련 유전자 발현 패턴이 유의미하게 변화된 것을 확인함 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 1. 파킨슨 질환의 새로운 치료 전략 구축 - 파킨슨 질환에 대한 근본적인 치료방법이 없는 현실에서 중요한 치료방법으로 제시될 수 있음 2. 임상 적용을 위한 기초자료 활용 - 본 연구 결과를 바탕으로 파킨슨 질환의 저선량 방사선 치료 가능성을 기대할 수 있음 - 최대의 치료 효능을 위해 최적의 방사선량, 치료 시기 등을 탐색할 수 있음 - 파킨슨 질환에서 저선량 방사선 치료의 기전을 연구하는 기초자료로 활용할 수 있음 3. 저선량 방사선 치료의 적응증 확대 - 파킨슨 질환 외 신경염증질환인 multiple sclerosis, amyotrophic lateral sclerosis, schizophrenia 등에도 저선량 방사선 치료의 효능을 기대할 수 있음 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 정연경
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 파킨슨 질환;신경염증;저선량 방사선조사;MPTP로 유도된 파킨슨 질환 동물모델; 2. Parkinson’s disease;Neuroinflammation;Low dose ionizing radiation;MPTP-induced animal models of Parkinson‘s disease;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 박유수
• 주관연구기관 : 동남권원자력의학원
• 발행년도 : 20230100
• Keyword : 1. 첨단재생의료;세포처리시설;자연살상세포;항암면역세포ᆞ유전자치료;전임상연구;임상연구;방사선; 2. Advanced regenerative medicine;Cell processing facility;Natural killer cells;Anti-cancer immune cell and gene therapy;Pre-clinical study;Clinical study;Radiation;

□ 연구개요 제안 과제에서는 특정 원편광에 대해 높은 광자상태밀도를 갖는 카이랄 거울을 설계하고, 설계된 카이랄 거울과 발광물질을 근접장 결합함으로써 발생 초기부터 원편광된 자발방출광을 실현하고자 함. 나아가 특이 유효유전율을 갖는 메타필름을 매개로하여, 고전적 성능 한계를 극복하는 차세대 디스플레이 기술을 연구함. □ 연구 목표대비 연구결과 연구책임자 그룹은 중견연구자지원사업(총 연구비: 3억, 2022년 2월 종료)을 통해 (i) 복사광, (ii) 태양광, (iii) LED 등을 포함한 자발방출광 및 (iv) 산란광의 편광, 파면, 흡수 등을 극적으로 제어하는 비정상 분산 물질에 관한 연구를 수행하였음. 파장 250 nm 극자외선부터 30 mm 중적외선까지 각 스펙트럼의 광학 물성을 조절하는 광학 구조를 설계·제작·평가하였음. 아울러 연구 수행을 통해 규명한 물리적 원리를 기반으로 연구 결과물을 태양전지, 열광전소자, LED, 3차원 프린팅 등의 응용 분야에 적용함으로써 산업적 기대효과를 증명하였음. 본 과제의 수행기간 중 총 23편(교신저자 참여 18편)의 SCI 논문을 게재하고, 총 3건의 특허를 국외(US) 출원·등록하였음. 교신저자로 참여한 논문 다수가 명망있는 나노과학 저널(Light Science & Applications, Nano Letters, Advanced Energy Materials, Advanced Functional Materials, Advanced Science, ACS Photonics, ACS Applied Materials & Interfaces, Nano Energy, Matter, Optics Letters, Optics Express)에 게재됨으로써 연구책임자 그룹의 연구역량을 인정받았음. 모든 논문은 연구책임자가 교신저자, 연구실의 학생이 제1저자로 등재되었음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 1. 학문적 측면 (1) 자연에 존재하지 않는 특이 물질분산의 매질과 빛의 상호작용을 탐구함. 특히, 원편광 자발방출 광원과 소용돌이 파면을 유도하는 광학구조의 근접장 결합은 양자역학의 스핀궤도 상호작용을 해석하는 훌륭한 도구가 될 수 있음. (2) 원편광 자발방출광 발생과 관련된 광자선택률을 규명하여 자발방출광의 광물성을 인위적으로 제어할 수 있는 물리적 원리를 제시함. (3) 유전율 텐서를 포함하는 일반화된 전자기학 시뮬레이션 기법을 구축하고, 다양한 원편광 이색성 메타물질 연구에 확대 적용함. (4) 유효유전율이 변조된 평면을 설계하여 다양한 기하광학 효과를 모사함. (5) 기하광학과 파동광학을 통합한 시뮬레이션 기법을 개발하여 회절광학계를 포함하는 기하광학 구조의 성능을 예측함. (6) 표면플라즈몬 모드에 의한 광손실 및 산란을 억제하는 설계법칙을 확립함. (7) 틈새플라즈몬 공명을 이용한 중적외선 표면플라즈몬 분야를 개척함. 2. 실용적 측면 (1) 원편광 자발방출 광원: 자발광 디스플레이의 경우 외광 차단을 위해 원편광자가 도입되므로 원리상 50% 이상의 광손실이 발생함. 원편광 자발광원은 자발광 디스플레이의 휘도 감소 문제를 원천적으로 해결하는 기술임. (2) 대면적, 저비용 초집속 메타렌즈: 개인용 AR/VR 디스플레이에 적용되어 시야각 내에 도달하는 유효광량을 획기적으로 개선함. 일반적인 리소그래피 공정을 통해 LED 상부에 직접 제작되므로 대면적, 저비용 공정이 가능함. (3) 무손실, 반사형 메타편광자: 양자점 디스플레이에서 양자점 필름은 최종 편광자를 통과한 빛을 색 변환하는 기능을 수행함. 따라서 양자점 필름 직전에 배치된 편광자를 흡수형에서 반사형으로 대체하면 광원의 휘도 개선이 가능함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김선경
• 주관연구기관 : 경희대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 카이랄 구조;자발방출광;분산물질;중적외선 복사;쌍곡선메타물질; 2. Chiral Structure;Spontaneous Emission Light;Dispersive Material;Mid-Infrared Radiation;Hyperbolic Metamaterial;

1. 연구개발 목표 및 내용 1) 최종목표 및 내용 식도암 진료지침 확립을 위한 다기관 무작위 배정 임상연구 및 유전체 구축 연구 최종 목표 불완전한 표재성 식도암의 치료방침 개선을 위한 내시경적 절제 후 가장 효율적인 추가 치료법 결정. 내시경적 절제 후 얻은 조직을 활용하여 표재성 식도암 유전체 데이터베이스 구축을 하고 방사선항암치료와 관련된 치료 예측 인자(유전자) 발굴을 진행. 더불어 표재성 식도암의 병기결정의 가장 효율적인 임상경로를 수립하고 PET/CT를 이용한 진행성 식도암 치료 전, 후의 예후예측으로 효과적인 치료 결정 알고리듬 제시. 전체 내용 1. 림프절 전이가 없는 표재성 식도암에서 내시경적 절제를 시행 후 최종 병리 결과 완치 기준에도달하지 못한 환자를 연구 대상자로 하여 무작위 배정한 뒤 추가 수술 또는 방사선항암 치료 시행. 3년 생존율을 일차목표로 하여 방사선항암치료가 수술에 비해 비열등함을 검증. 2. 1세부 연구 참가자의 내시경적 절제술로 제거된 식도암 조직 100례를 얻어 whole exome sequencing 시행, 표재성 식도암 유전체 데이터베이스 구축. 방사선항암치료 후 재발된 환자의 식도암 유전자 분석 결과를 재발되지 않은 군의 유전자 결과와 비교하여 재발과 관련된 유전자 확인. 3. 표재성 식도암에서 PET/CT의 역할과 필요성 평가. T1/T2 식도암 병기결정에서 PET/CT의 필요성 확인 및 예후에 미치는 영향 평가. 진행성 식도암의 수술 전 방사선항암치료 또는 확정치료 중간 평가에서의 PET/CT 역할 확인. (연구개발과제1) 표재성 식도암 내시경적 절제 후 추가 수술과 방사선항암치료의 무작위대조연구 최종 목표 최근 내시경 기술의 발전과 screening 내시경 영향으로 표재성 식도암의 발견 빈도가 늘고 있으나 시술 전 평가를 통해 종양의 침범 깊이를 예측하기가 어려워 불필요하게 수술을 받기도 하고 내시경적 절제 후 추가 치료가 필요한 경우가 자주 발생함. 하지만 아직 표재성 식도암에서의 치료방침이 정립되어 있지 않아 본 연구는 내시경적 절제 후 완치에 도달하지 못한 표재성 식도암에서의 치료 가이드라인 근거 창출을 위해 추가 수술과 방사선항암치료를 비교 분석하고자 함. 전체 내용 1. 림프절 전이가 없는 표재성 식도암에서 내시경적 절제를 시행 후 최종 병리 결과 T1b(점막하 침범) 또는 lympho-vascular 침범이 있는 경우를 연구 대상으로 함. 2. 흉부 식도 또는 위식도접합부 편평상피암을 선정 기준으로 하고 재발성 식도암이거나 기저질환이나 임신 등의 이유로 방사선항암치료나 수술을 받을 수 없는 경우를 제외 기준으로 하여 최종 연구 참여자를 무작위 배정한 뒤 수술(Ivor-Lewis 수술 또는 McKeown 수술) 또는 방사선항암치료(5-FU 4000mg/m2/day on days 1-4 and 22-25 and CDDP 60mg/m2/day on day 1 and 22, radiation dose 50Gy/25Fr, 5 days/week) 시행. 3. 각 군 당 목표 대상자 수는 94명이며 3년 생존율을 일차목표로 하여 Kaplan-Meier curve를 구하고 log-rank test로 비교. 이차목표로 1년/2년 생존율, 1년/2년/3년 무재발생존율, 1년/2년/3년 삶의 질(SF-36, EQ-5D), 시술관련 합병증평가를 시행하고 log-rank test, unpaired t-test 또는 Mann-Whitney U test, Pearson’s χ2 test 또는 Fisher’s exact test를 이용하여 두 군간 비교. (연구개발과제2) 표재성 식도암 유전체 데이터베이스 구축 최종 목표 서구 식도암과 조직학적으로 분명히 다른 국내 식도암에 대한, 독립적인 유전체 데이터베이스의 구축이 절실한 상황임. 본 연구를 통하여 1) 표재성 식도암 유전체 데이터베이스를 구축하고, 2) 본 연구와 병행하여 구축 중인 국소 진행성 식도암의 유전체 데이터베이스와 비교하여, 표재성 식도암의 유전학적 특징을 밝히며, 3) 제1세부과제에서 확인된 환자 재발 결과와 연계 분석하여, 방사선항암치료와 관련된 치료 예측 인자 (유전자) 발굴이 목표임 전체 내용 1. 표재성 식도암 유전체 데이터베이스 구축 (1) 식도 내시경 초음파를 통해 표재성 식도암 진단된 환자가 대상임. (2) 내시경적 절제술 시행 전 내시경적 조직검사를 통하여 충분한 신선 조직(fresh tissue)를 얻음. (3) 성공적으로 얻어진 100례의 표재성 식도암 조직에 대하여 whole exome sequencing/whole transcriptome sequencing을 진행하여 유전체 데이터베이스 구축 2, 국소 진행성 식도암 유전체 데이터베이스와 비교 분석 (1) 병기가 다른 식도암의 유전체 데이터를 비교하여서, 병기에 따른 유전자의 변이도 함께 진행하는 지 확인하고자 함. 3. 방사선항암치료의 치료 결과 예측 인자(유전자) 발굴 (1) 제1세부과제에서 방사선항암치료 후 재발된 환자의 식도암 유전자 분석 결과를 재발되지 않은 군의 유전자 결과와 비교하여 재발과 관련된 유전자 확인. (연구개발과제3) 식도암의 조기 발견과 병기결정 그리고 예후 예측 최종 목표 식도암의 조기 발견과 병기결정 그리고 예후예측을 위해 1) 영상을 이용한 조기 식도암 발견법을 개발 평가하고, 2) 병기결정이 환자 예후에 미치는 영향을 알아보며, 3) PET/CT를 이용한 tumor와 림프절 혹은 전신 전이를 포함한 종양 volume 평가가 환자 치료 후 예후에 미치는 영향이 단순한 PET에서의 원발종양의 maximum standardized uptake value(SUVmax)을 측정하는 것과 얼마나 다른지를 알아본다. 전체 내용 1. 식도암의 T stage와 PET/CT와의 상관관계, 특히 표재성 식도암에서 PET/CT의 역할과 필요성을 알아본다. 2. T1/T2 식도암의 N staging에서 PET/CT의 정확성을 보고 PET/CT N- 식도암 중 최종 병리 N stage에 따른 예후 차이를 알아본다. 3. 수술이 불가능한 진행성 식도암에서 volume-based metabolic volume(metabolic tumor volume[MTV], total lesion glycolysis[TLG]) 측정과 primary tumor의 maximum Standardized Uptake Value(SUVmax)만 측정하는 경우 예후예측의 차이를 알아본다. 4. 수술 전 방사선항암치료 효과판정 혹은 진행된 식도암에서 확정치료(definitive therapy) 중간 평가에서의 PET/CT의 역할을 알아본다. 2) 단계별 목표 및 내용 <1단계> 식도암 진료지침 확립을 위한 다기관 무작위 배정 임상연구 및 유전체 구축 연구 최종 목표 1. 다기관 다학제 무작위대조실험연구(RCT) 인프라 구축 및 90명 이상 연구대상자 등록 다기관 다학제 RCT의 안정적 수행 2. 표재성 (T1)/진행성 (T2-4) 식도암 조직의 확보. 엑솜체, 전사체 분석을 통한 표재성 식도암의 유전체 분석. 3. 식도암 관련 다양한 영상, 임상, 병리 정보를 포함하는 식도암 영상 net 개발과 입력 다양한 영상을 고려한 식도암 및 병기결정 임상 경로개발 전체 내용 1. 림프절 전이가 없는 표재성 식도암에서 내시경적 절제를 시행 후 최종 병리 결과 완치 기준에도달하지 못한 환자를 연구 대상자로 하여 무작위 배정한 뒤 추가 수술 또는 방사선항암 치료 시행. 3년 생존율을 일차목표로 하여 방사선항암치료가 수술에 비해 비열등함을 검증하는 다기관 다학제 무작위대조실험연구(RCT)를 개시. 연구 개시를 위한 다기관 다학제 컨소시엄 구축 및 다기관 IRB승인, eCRF 개발. 연구 참여자 등록 및 무작위배정에 따른 치료 시행. 2. 1세부 연구 참가자의 내시경적 절제술로 제거된 식도암 조직 100례를 얻어 whole exome sequencing 시행, 표재성 식도암 유전체 데이터베이스 구축. 방사선항암치료 후 재발된 환자의 식도암 유전자 분석 결과를 재발되지 않은 군의 유전자 결과와 비교하여 재발과 관련된 유전자 확인. 3. 표재성 식도암에서 PET/CT의 역할과 필요성 평가. T1/T2 식도암 병기결정에서 PET/CT의 필요성 확인 및 예후에 미치는 영향 평가. 진행성 식도암의 수술 전 방사선항암치료 또는 확정치료 중간 평가에서의 PET/CT 역할 확인. (연구개발과제1) 표재성 식도암 내시경적 절제 후 추가 수술과 방사선항암치료의 무작위대조연구 최종 목표 다기관 다학제 무작위배정 대조실험연구(RCT) 인프라 구축 및 연구 개시 - 다기관 IRB 승인 및 프로토콜 관리 - eCRF 개발 (eVelos system) - 다기관 다학제 무작위배정 대조실험연구(RCT) 의 대상자 선별 및 등록 flow 수립 - 무작위 배정 결과에 따라 시행항 수술 또는 방사선항암치료의 기관별 표준화 - 연구 참여자의 의학적 관리와 정기적 추적관찰을 통한 연구대상자 안전성 관리와 질 관리 전체 내용 - 다기관 다학제 컨소시엄 구축 - 프로토콜 개발 및 eCRF 개발 - 프로토콜 다기관 협의, clinical practice 의 다기관 표준화 - 무작위배정 대조실험연구(RCT)의 연구 대상자 선별 및 등록 - 무작위배정 결과에 따른 치료 수행과 의학적 관리 - 연구대상자 추적관찰 및 Safefy 관리 - 연구의 질 향상을 위한 노력(목표 등록환자수 상향조정, ESD 활성화와 등록 활성화를 위한 노력, 참여기관 확대) (연구개발과제2) 표재성 식도암 유전체 데이터베이스 구축 최종 목표 표재성 (T1)/진행성 (T2-4) 식도암 조직의 확보. 엑솜체, 전사체 분석을 통한 표재성 식도암의 유전체 분석. 표재성 식도암과 국소 진행성 식도암의 유전체 데이터베이스와 비교 분석하여, 표재성 식도암의 유전학적 특징의 차이 규명 전체 내용 표재성 (T1)/진행성 (T2-4) 식도암 조직의 확보와 유전체 분석의 적합성을 평가함. 이와 동시에 여러 분석 방법의 엑솜체, 전사체 분석을 시도하여, 어떤 분석 방법이 본 연구에서 활용할 지 타당성을 측정함. 엑솜체, 전사체 분석 결과를 이용하여 다방면으로 두 군간의 차이를 확인 (연구개발과제3) 식도암의 조기 발견과 병기결정 그리고 예후 예측 최종 목표 식도암 관련 다양한 영상, 임상, 병리 정보를 포함하는 식도암 영상 net 개발과 입력 진행 및 병기결정 임상 경로개발 및 영상 net 개발과 입력 진행 및 FDG PET/CT의 volume-based metabolic parameters 측정의 중요성 평가, 식도암 FDG PET/CT 영상 기반 데이터베이스 구축 시작 전체 내용 ○ 식도암 관련 다양한 영상, 임상, 병리 정보를 포함하는 식도암 영상 net 개발과 입력 진행 ○ 다양한 영상을 고려한 식도암 및 병기결정 임상 경로개발 ○ 식도암 FDG PET/CT 영상 기반 데이터베이스 구축 시작 ○ 식도암 PET/CT의 volume-based metabolic parameters 측정의 중요성 평가 <2단계> 식도암 진료지침 확립을 위한 다기관 무작위 배정 임상연구 및 유전체 구축 연구 최종 목표 1. 무작위대조연구 대상자 등록 완료 및 다기관 다학제 RCT의 안정적 수행. 2. 표재성 식도암 조직 유전자 분석 완료 및 식도암 유전체 데이터 베이스 구축. 3. 식도암 영상 net 입력 진행 및 술 후, 술 전 PET/CT 영상소견과 예후 예측 평가. 전체 내용 1. 연구 대상자 지속적 선별 및 등록을 하고 무작위 배정 결과에 따라 치료를 수행. 프로토콜에 따라 추적관찰을 하고, 필요한 의학적 관리를 수행. 2. 식도암 조직 확보 및 유전자 분석 진행. 표재성/진행성 식도암 유전체 데이터베이스 구축. 3. 식도암 영상 portal 형성과 입력 진행. 술후, 술 전 PET/CT 영상소견과 병리검사, 치료효과와의 상관관계 분석. (연구개발과제1) 표재성 식도암 내시경적 절제 후 추가 수술과 방사선항암치료의 무작위대조연구 최종 목표 다기관 무작위대조연구(RCT)의 대상자 등록 완료 및 임상시험의 안정적 수행 - 다기관 표준화 - 다기관 다학제 진료체계 유지 및 관리를 통한 프로토콜 관리 - 다기관 임상시험에 대한 모니터링 체계 구축 및 SAE, 프로토콜 위반 등의 질 관리 - eCRF 개발 및 자료 이관 (MyTrial) 전체 내용 다기관 다학제 무작위배정 대조실험연구(RCT) 수행 - 다기관 다학제 무작위배정 대조실험연구(RCT) 의 대상자 선별 및 등록 (95% 등록 완료) - 무작위 배정 결과에 따른 치료 수행과 의학적 관리 - 연구대상자 추적관찰 및 Safefy 관리 - 연구대상자의 문제 해결을 위한 다기관 다학제 협의체 운영 - 국립암센터의 eVelos 계약종료에 따라 eCRF 를 MyTrial 로 다시 개발 및 자료 이관 - 연구의 질 향상위한 노력(ESD 활성화와 등록 활성화를 위한 노력, 참여기관 확대) (연구개발과제2) 표재성 식도암 유전체 데이터베이스 구축 최종 목표 표재성 (T1) 식도암 조직의 확보 완료. 표재성 (T1) 식도암 유전체 분석의 완료. 표재성 (T1)/진행성 (T2-4) 식도암의 유전체 특징의 비교 분석을 통한, 표재성 식도암 유전체 특징 규명. 전사체 클러스터링을 통한 식도암에서의 예후 인자 분석 전체 내용 총 75례의 표재성 식도암과 총 28례의 진행성 식도암의 확보와 유전체 분석을 완료함. 엑솜체 분석 결과, 진행성 식도암에서 특징적인 일부 변이 패턴들이 관찰됨 (Notch pathway 및 PI3K pathway의 SNV/indel이 더욱 빈번함. CNV 상 1q gain/ 3p, 9p, 9q, 11p loss 는 드물었음.) 전사체 분석 결과, 진행성 식도암에서 cell-cycle activation 정도는 감소하고, EMT 및 종양괴사 반응 등이 증가하였음. 하지만 immune cell infiltration 및 면역 회피 기전은 T-stage에 관계 없이 주로 독립적으로 나타났음. T-stage 별 특징에 기반하여 새로운 전사체 클러스터 분류법을 제안하고 survival 분석 등으로 임상적 의미를 검증 하였음 (연구개발과제3) 식도암의 조기 발견과 병기결정 그리고 예후예측 최종 목표 식도암 영상 net 입력 진행 및 PET/CT volume-based metabolic parameters 측정의 중요성 평가 및 식도암 영상 net 입력 진행 및 유지보수 및 수술 후, 수술 전 PET/CT 영상소견과 병리검사, 치료효과와의 상관관계 분석, 식도암 FDG PET/CT 영상 기반 데이터베이스 구축 완료 전체 내용 ○ 식도암 영상 net 데이타 입력 완료 및 유지 보수 ○ 식도암 FDG PET/CT 영상 기반 데이터베이스 구축 완료 FDG PET/CT를 이용한 다양한 원발암의 대사(Metabolic) 및 부피(Volume)와 연관된 예후인자 연구 ○ FDG-PET/CT를 이용한 수술전 항암방사선요법을 시행한 후 수술을 진행한 환자에서의 예후인자 연구 ○ 식도암 병기 AJCC 8판에 근거한 FDG PET/CT의 예후 예측능 재평가 3) 연구개발 성과 및 기대효과 식도암 진료지침 확립을 위한 다기관 무작위 배정 임상연구 및 유전체 구축 연구 연구개발성과 활용계획 및 기대효과 1. 표재성 식도암에서 새로운 치료가이드라인을 정립할 수 있는 근거 창출 2. 유전체적 분석을 통한 표재성 식도암 치료의 precision medicine 방법 모색 3. 식도암 FDG PET/CT 영상 기반 Big data 구축 및 병기결정/예후예측에 대한 필요성과 유용성 평가 1. 표재성 식도암에서의 새로운 치료 가이드라인을 정립 2. 표재성 식도암의 유전체 데이터베이스 구축 및 방사선항암치료에 대한 유전적 예측인자 구명. 3. 식도암 병기결정에서의 최적의 임상경로(clinical pathway) 개발 및 진행성 식도암에서 PET/CT를 활용한 환자 치료방침 제공과 예후예측 법 제시. (연구개발과제1) 표재성 식도암 내시경 적 절제 후 추가 수술과 방사선항암치료의 무작위대조연구 연구개발성과 활용계획 및 기대효과 1. 림프절 전이가 없는 표재성 식도암에서 내시경적 절제술을 시행한 뒤 점막하 침범 또는 lympho-vascular 침범이 있어서 추가 치료가 필요할 때, 방사선항암치료가 생존율 측면에서 수술에 비해 비열등 함을 확인하여 새로운 치료 가이드라인을 정립할 수 있음. 2. 수술이 필요한 표재성 식도암 환자에서 방사선항암치료를 시행하고 수술과 비교 분석하여 그 치료 성적을 확인함으로써 대표적 비수술적 치료법인 방사선항암치료의 예후를 결정할 수 있음. 3. 방사선항암치료를 받은 표재성 식도암 환자의 불량한 치료 성적과 연관되는 요인을 찾아내어 수술적 치료의 필수 적응증으로 활용할 수 있겠음. 4. 한국형 다기관 다학제 연구의 모델 제시1. 표재성 식도암에서의 치료 가이드라인을 정립할 수 있는 근거창출. 2. 수술이 어렵거나 수술을 원하지 않는 표재성 식도암 환자에게 비수술적 치료를 제공할 수 있는 근거마련 및 예후예측 가능. 3. 방사선항암치료 후 재발한 경우 요인분석을 통해 표재성 식도암에서 수술적 치료의 적응증에 대한 근거마련. (연구개발과제2) 표재성 식도암 유전체 데이터베이스 구축 연구개발성과 활용계획 및 기대효과 1. 세계 최초로 표재성 편평상피식도암의 유전체 데이터베이스 구축을 통해, 관련 연구기반 확보 2. 표재성 식도암에 대한 genomic evolution 확인을 통해 병기에 따른 precision medicine에 대한 근거 마련 3. 기존에 알려진 여러 암종에서의 표적치료제가 식도암 치료에 적용될 수 있는지 가능성 확인 4. 방사선항암치료 후 재발하는 군의 유전체 패턴 분석으로 추가 수술 전략을 시행할 수 있는 효과적인 치료법 개발의 토대 마련1. 세계 최초로 표재성 편평상피식도암의 유전체 데이터베이스 구축 2. 진행성 식도암에 비해, 표재성 식도암의 특이 유전체 데이터베이스 확인 및 암의 병기별 진행에 따른 유전체의 변화 확인 3. 식도암에 대한 표적치료제의 연구 및 개발에 연계될 가능성 확인 4. 동시방사선 항암치료에 민감한 유전체 유형 선별 (연구개발과제3) 식도암의 조기 발견과 병기결정 그리고 예후 예측 연구개발성과 활용계획 및 기대효과 1. 식도암 FDG PET/CT 영상 기반 데이터베이스를 구축하여 영상과 암 유전자, 치료와 치료 효과, 예후예측에 대한 Big data수집 2. 식도암 병기결정 및 예후 예측에 있어서 PET/CT의 필요성 제시 및 유용성 평가, 이에 따른 식도암 환자에서 치료 및 감시(Surveillance)에서의 임상경로(Clinical pathway) 제시1. 식도암 병기결정에서의 임상경로(clinical pathway) 개발. 2. 식도암 병기결정에서 PET/CT의 필요성 확인 및 예후에 미치는 영향 평가. 3. 진행성 식도암에서 PET/CT 활용 예후예측으로 술 후 혹은 술 전 강화치료(consolidation treatment) 혹은 전환치료(switch)의 조기 결정 알고리듬 제시. 4. 영상, 암 유전자, 치료와 치료효과, 예후에 대한 portal 형성/Global big data 선점화 (출처 : 요약문 3p)

• 연구책임자 : 김홍관
• 주관연구기관 : 성균관대학교
• 발행년도 : 20230400
• Keyword :

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 최근 내시경 기술의 발전과 screening 내시경 영향으로 표재성 식도암의 발견 빈도가 늘고 있으나 시술 전 평가를 통해 종양의 침범 깊이를 예측하기가 어려워 불필요하게 수술을 받기도 하고 내시경적 절제 후 추가 치료가 필요한 경우가 자주 발생함. 하지만 아직 표재성 식도암에서의 치료방침이 정립되어 있지 않아 본 연구는 내시경적 절제 후 완치에 도달하지 못한 표재성 식도암에서의 치료 가이드라인 근거 창출을 위해 추가 수술과 방사선항암치료를 비교 분석하고자 함. ◼ 전체 내용 1. 림프절 전이가 없는 표재성 식도암에서 내시경적 절제를 시행 후 최종 병리 결과 T1b(점막하 침범) 또는 lympho-vascular 침범이 있는 경우를 연구 대상으로 함. 2. 흉부 식도 또는 위식도접합부 편평상피암을 선정 기준으로 하고 재발성 식도암이거나 기저질환이나 임신 등의 이유로 방사선항암치료나 수술을 받을 수 없는 경우를 제외 기준으로 하여 최종 연구 참여자를 무작위 배정한 뒤 수술(Ivor-Lewis 수술 또는 McKeown 수술) 또는 방사선항암치료(5-FU 4000mg/m2/day on days 1-4 and 22-25 and CDDP 60mg/m2/day on day 1 and 22, radiation dose 50Gy/25Fr, 5days/week) 시행. 3. 각 군 당 목표 대상자 수는 94명이며 3년 생존율을 일차목표로 하여 Kaplan-Meier curve를 구하고 log-rank test로 비교. 이차목표로 1년/2년 생존율, 1년/2년/3년 무재 발생존율, 1년/2년/3년 삶의 질(SF-36, EQ-5D), 시술관련 합병증평가를 시행하고 log-rank test, unpaired t-test 또는 Mann-Whitn ◼ 1단계 ❏ 목표 다기관 다학제 무작위배정 대조실험연구(RCT) 인프라 구축 및 연구 개시 - 다기관 IRB 승인 및 프로토콜 관리 - eCRF 개발 (eVelos system) - 다기관 다학제 무작위배정 대조실험연구(RCT) 의 대상자 선별 및 등록 flow 수립 - 무작위 배정 결과에 따라 시행항 수술 또는 방사선항암치료의 기관별 표준화 - 연구 참여자의 의학적 관리와 정기적 추적관찰을 통한 연구대상자 안전성 관리와 질관리 ❏ 내용 - 다기관 다학제 컨소시엄 구축 - 프로토콜 개발 및 eCRF 개발 - 프로토콜 다기관 협의, clinical practice 의 다기관 표준화 - 무작위배정 대조실험연구(RCT)의 연구 대상자 선별 및 등록 - 무작위배정 결과에 따른 치료 수행과 의학적 관리 - 연구대상자 추적관찰 및 Safefy 관리 - 연구의 질 향상을 위한 노력(목표 등록환자수 상향조정, ESD 활성화와 등록 활성화를 위한 노력, 참여기관 확대) ◼ 2단계 ❏ 목표 다기관 무작위대조연구(RCT)의 대상자 등록 완료 및 임상시험의 안정적 수행 - 다기관 표준화 - 다기관 다학제 진료체계 유지 및 관리를 통한 프로토콜 관리 - 다기관 임상시험에 대한 모니터링 체계 구축 및 SAE, 프로토콜 위반 등의 질 관리 - eCRF 개발 및 자료 이관 (MyTrial) ❏ 내용 다기관 다학제 무작위배정 대조실험연구(RCT) 수행 - 다기관 다학제 무작위배정 대조실험연구(RCT) 의 대상자 선별 및 등록 (95% 등록 완료) - 무작위 배정 결과에 따른 치료 수행과 의학적 관리 - 연구대상자 추적관찰 및 Safefy 관리 - 연구대상자의 문제 해결을 위한 다기관 다학제 협의체 운영 - 국립암센터의 eVelos 계약종료에 따라 eCRF 를 MyTrial 로 다시 개발 및 자료 이관 - 연구의 질 향상위한 노력(ESD 활성화와 등록 활성화를 위한 노력, 참여기관 확대) □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 1. 림프절 전이가 없는 표재성 식도암에서 내시경적 절제술을 시행한 뒤 점막하 침범 또는 lymphovascular 침범이 있어서 추가 치료가 필요할 때, 방사선항암치료가 생존율 측면에서 수술에 비해 비열등 함을 확인하여 새로운 치료 가이드라인을 정립할 수 있음. 2. 수술이 필요한 표재성 식도암 환자에서 방사선항암치료를 시행하고 수술과 비교 분석하여 그 치료 성적을 확인함으로써 대표적 비수술적 치료법인 방사선항암치료의 예후를 결정할 수 있음. 3. 방사선항암치료를 받은 표재성 식도암 환자의 불량한 치료 성적과 연관되는 요인을 찾아내어 수술적 치료의 필수 적응증으로 활용할 수 있겠음. 4. 한국형 다기관 다학제 연구의 모델 제시 1. 표재성 식도암에서의 치료 가이드라인을 정립할 수 있는 근거창출. 2. 수술이 어렵거나 수술을 원하지 않는 표재성 식도암 환자에게 비수술적 치료를 제공할 수 있는 근거마련 및 예후예측 가능. 3. 방사선항암치료 후 재발한 경우 요인분석을 통해 표재성 식도암에서 수술적 치료의 적응증에 대한 근거마련. (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 김홍관
• 주관연구기관 : 삼성서울병원
• 발행년도 : 20230400
• Keyword : 1. 표재성 식도암;내시경적 절제;식도절제술;방사선항암치료;무작위대조연구; 2. Superficial esophageal cancer;Endoscopic resection;Chemoradiotherapy;Esophagectomy;Randomized controlled trial;

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;

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 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;

Ⅳ. 연구개발결과 ○ 북극 현장 및 위성관측의 모델 입력자료 활용 자료동화 체계 - 전구 대기 자료동화 체계 수립 · 앙상블 기반 자료동화기법인 LETKF와 전구 대기모형 CAM을 기반으로 하는 전구 대기 자료동화체계 (CAM-LETKF)를 구축함 · 앙상블 기반 자료동화방법에서 나타나는 sampling problem을 완화하기 위하여, adaptive inflation과 covariance localization을 적용함 · 난수를 이용하여 초기 앙상블을 구성하는 스크립트, 종관 관측 (라디오존데, 항공기, 윈드프로파일러, 지상, 해상, 위성산출바람) 자료를 LETKF 시스템에서 활용할 수 있는 포맷으로 변환하는 스트립트, 그리고 자료동화 사이클링을 수행하기 위한 스크립트를 작성함 · 종관 관측 자료를 동화할 수 있는 전구 대기 자료동화체계 (CAM-LETKF)를 성공적으로 구축함 · 위성 복사휘도 관측 자료동화에 필수요소인 복사전달모형 (RTTOV)과 연동되어 있고 지구시스템모형의 성분모형인 해양, 해빙모형과의 인터페이스 (interface)가 확립되어 있는 DART 기반의 전구 대기 자료동화체계 (CAM6-DART)를 구축함 (개발 방향 변경) · 자료동화방법으로는 EAKF 방법을 이용하고, 앙상블 수 한계에서 오는 문제를 완화하기 위하여 inflation과 localization 기법을 적용함 · PrepBUFR 형태의 종관 관측 자료 외에, NetCDF 형태의 GPS RO 관측 자료, 그리고 HDF 형태의 위성 복사휘도 관측 자료를 DART 시스템이 받아들일 수 있는 “observation sequence” 형태로 변환하는 전처리과정을 구축함 · O-B, O-A 통계량 분석, ERA5 재분석자료와의 비교를 통해 생산한 분석장의 품질을 평가함 · 종관 관측 자료외에 위성 복사휘도 관측 자료까지 동화할 수 있는 전구 대기자료동화체계 (CAM6-DART)를 구축함 · 기구축된 전구 대기 자료동화체계를 고도화/최적화하고, 이를 이용하여 앙상블 재분석자료를 생산함 · 위성 복사휘도 관측 자료동화체계를 고도화하기 위하여, 품질검사 (quality control), 채널선택 (channel selection), 솎아내기 (thinning), 그리고 편차보정 (bias correction) 과정을 포함하는 전처리과정을 개발 · 이론적인 방법을 기반으로 위성 복사휘도 관측에 대한 관측 오차를 결정함 · GPS RO 관측 자료동화체계를 최적화하기 위하여, 자료동화에 사용되는 위성플랫폼의 추가, 관측연산자 (local, nonlocal)의 결정, 관측 오차 (고도와 위도의 함수)의 결정을 위한 연구를 수행함 · 고도화된 전구 대기 자료동화체계를 이용하여 자료동화 사이클링 실험을 수행하고, 각각의 관측종 동화가 분석장 품질에 미친 영향을 평가함 · 구축된 전구 대기 자료동화체계를 이용하여, 2017년부터 2022년까지의 기간에 대하여, 6시간 간격의 앙상블 재분석자료를 생산함 · 수평 해상도 2도, 앙상블 수 10개를 사용하였고, 생산된 재분석장을 ERA5 재분석자료와 비교하여 생산된 재분석장의 품질을 평가함 ○ 대기화학모형 결합 기반 북극-한반도 통합 재해기상 발생 진단/전망용 모델링 시스템 - 모델링 시스템 구축 · NCAR에서 배포하는 3종 전구대기화학모델의 특성을 조사하고 30년간의 기후실험을 통해 겨울철 모의 성능을 평가하였음 · CAM6, CAM6-Chem 모델 기반 모델링 시스템을 구축하고 20년간의 겨울철 과거 재예측 실험을 수행하여 겨울철 모의 성능을 비교 평가함 - 모델링 시스템 활용 북극-한반도 재해기상 발생 사례 진단 · 재분석 자료와 기후모델 실험 자료 분석을 통해 북극 증폭현상의 계절 특성을 파악하고 관련된 주요 메커니즘을 규명함 · 전구 대기모델링 시스템의 북극 겨울철 고온사례 모의 능력을 평가함 · 북대서양 진동에 대한 성층권 돌연승온 유형 의존성 검토. 음의 북대서양 진동이 선행하는 경우 하나의 극 소용돌이가 두 개의 조각으로 분리되는 전이형 분리 유형이 빈번하게 하게 발생 · 재분석 자료를 활용하여 세가지 성층권 돌연승온의 유형에 따라 20일 이내의 준계절 시간 규모에서 북반구 중위도 지역 대류권 한파 발생의 시기적, 지역적 차이를 확인 · 성층권 너징 실험을 통하여 준계절 시간 규모에서 성층권 돌연승온 발생 이후 겨울철 유라시아 지역의 한파 모의 정확도 향상 확인 · 여름철 북극 지역 악기상 및 대기 순환장의 패턴과 관련하여 중위도 지역 제트기류의 위치와 강도에 변화 발생하고, 이것이 동아시아 지역 여름 몬순과 연관된 순환장 변화 및 재해 기상에도 영향을 끼침 · KPOPS 예측 시스템에서도 여름철 악기상 관련 북극 대표 패턴을 관측과 유사하게 모의하고 있으며, 관련된 제트기류 변화도 유사하게 모의함. 특히 북극이 쌍극자 모드를 가질 때보다, 고압성/저압성 편차 단일 패턴을 가질 때 관측과 더 유사한 성능 보임 · KPOPS 예측 시스템 내 북극 주요 패턴 관련 여름철 중위도 재해 기상에 대한 모의 성능은, 지역별, 월별로 차이가 있으나 고온 편차에 대해서는 상대적으로 양호하나, 강수 편차는 모의 성능이 떨어지는 경향을 보임 · 한반도에서 발생하는 극도로 높은 (extremely high, EH) PM10 사례는 유라시아 규모의 대규모 대기 순환 패턴과 관련되어 있음 · EH 사례 발생 시 나타나는 한반도의 대기 정체 패턴은 북대서양 강제력의 영향을 받음 · 북대서양에서 연직으로 강하게 발달하는 고기압성 편차는 음의 와도 이류 강제력에 의해 유도됨 · 북대서양에서 강하게 발달하는 고기압성 편차로 인해 증폭되는 로스비 파동 에너지는 유라시아 대륙을 거쳐 한반도 지역으로 전파되어 대기 정체 패턴을 유발함 · 여름철 동아시아 폭염은 북극/시베리아 평원에서 기원하는 파동열의 대기 순환 패턴과 밀접하게 관련되어 있음 · 북극/시베리아 평원에서 강하게 발달하는 고기압성 편차는 음의 와도 이류에 의해 발달하여 복사 에너지의 증가를 유도함 · 북극/시베리아 평원에서의 증가된 복사 에너지는 양의 수증기 피드백을 통해 지표 기온과 비습을 증가됨 · 북극/시베리아 평원에서 강하게 발달하는 열적 고기압은 로스비 파동 에너지를 증폭시키고, 대기 상층 경로를 통해 전파되어 동아시아 지역의 폭염을 유발함 - 북극해 해양-해빙 모형 접합 성능 평가 · 해양-해빙 모형 접합에서 해양, 해빙 모형에서의 주요 모수들의 최적화를 수행하였고, 수직 격자 해상도의 증가를 통해 상층 해수특성 수직 구조를 향상시킴 · 모수 최적화와 개선된 격자 체계를 이용하여 북극해에서의 기후학적 순환장을 개선하였고, 이를 북극해로 유입되는 하천기원 담수의 이동을 이해하는데 활용할 수 있다는 것을 확인함 ○ 북극 육·해상 현장 관측 (준)실시간 수집 체계 확립 및 해상 에어로졸 통합관측 확장 - 북극 육·해상 현장 관측 (준)실시간 수집 및 분석 · 니알슨 다산기지 운영 대기관측과 아라온호 북극항해 시 라디오존데 상층기상 관측, 전지구 종관 및 위성 관측을 포함하는 웹기반 (준)실시간 수집 및 모니터링 체계를 구축함 · 북극 니알슨 제플린관측소에 설치된 2종의 구름입자센서(CDP2, BCPD)를 이용해 북극 저고도 구름입자의 크기, 수농도, 액상량을 연중 모니터링하였음. 일평균 액상량 기준으로 최고치일 경우 0.1 g/㎥ 수준의 값을 보였고, 신생입자가 생성되는 사례에서 수농도는 700 #/㎤ 수준의 값을 보였음. 하층운이 탐지된 경우를 선별하여 니알슨 CloudNet 자료와 비교 검증하는 후속 분석을 진행중임 · 니알슨의 경우 일반적으로 대기가 청정하여 도플러 윈드 라이다에서 바람이 측정되지 않는 경우가 발생하, 20개층 이상 고도의 바람 자료가 얻어지는 경우는 대체로 60% 전후의 비율을 보임. 또한 하층운이 분포하는 경우 구름 입자로 인해 구름하부 바람 자료 수득률이 높아지는 특징을 보임 · 이태리 극지연구소(ISP-CNR)과 협력하여 2차년도부터 CCT 타워의 고도별 기온, 습도, 풍향, 풍속, 기압 자료를 수집하고 있으며, 3차년도에는 독일 AWI와 협력하여 마이크로파라디오미터 장비에서 관측한 대류권내 기온 및 습도 분포 자료를 수집하고 있음 · 아라온호의 북극해 항해 기간 동안 정기적인 라디오존데 비양으로 상층기상 관측을 실시함 · 수집된 상층기상 자료를 위성 네트워크를 통해 준실시간 자료 전송 및 전세계 라디오존데 데이터 네트워크에 공유함 · 2021년 획득한 상층기상 자료를 활용하여 대류권 하층의 열역학 구조를 분석함. 여름철 북극해 대류권 하층은 고도 증가에 따라 온위가 일정한 근 중립 성층 구조를 가짐 · 2022년 획득한 상층기상 자료를 활용하여 저기압계 통과시기의 연직 대기 구조를 분석함 - 인위적 및 해양기원 에어로졸 농도 및 분포 변화 특성 · 베링해-서북극해 구간 에어로졸 시료 채취하여 화학 분석을 수행하였음 · 음이온 성분 (Cl−, methanesulfonic acid (MSA), NO3−, and SO42−)과 양이온 성분 (Na+, NH4+, K+, Mg2+, and Ca2+)의 분석을 수행하였고, 비해염성 황산염 (non-sea-salt sulfate; nss-SO42−) 농도를 산출하였음 - 북극지역 에어로졸-구름의 입체 분포 및 장기변동 특성 · 지상·위성 관측자료를 이용하여 북극 에어로졸과 구름의 계절·경년 변동 특성을 분석함 · 아라온호에서 관측된 에어로졸의 특성을 분석함 · 북극 지역 에어로졸 주요 발생원 및 중위도에서 장거리 수송 영향을 분석함 · 니알슨(Ny-Ålesund) 과학기지의 구름 특성과 북극 종관 기상 패턴과의 연관성을 분석함 · 북극 구름 유형 분포와 장파 복사 수지와의 연관성을 분석함 - 해상 DMS 에어로졸 관련 화학반응 모의 · DMS의 배출량과 산화과정을 포함하여, 최신의 정보를 활용하여 향상된 DMS 및 MSA의 모델링을 지구시스템 모델에 도입함 · 대서양부근의 북극권에서는 고농도의 DMS가 모의되는 시기에 MSA도 증가한 것으로 보이나, 태평양 지역에서는 상대적으로 뚜렷하게 높은 DMS에도 불구하고 MSA의 농도의 증가나 미미하게 나타남 ○ 머신러닝 기반 한반도 미세먼지 중장기 예측 모델 개발 - 미세먼지 농도 예측 모델에 이용 가능한 잠재적 예측 인자의 수집 및 분석 · 한국, 중국 관측소에서 측정한 미세먼지 농도 자료를 수집하고 데이터베이스를 구축함 · PM 농도 자료의 시공간적 특성과 중장기 시간 규모에서의 상관성을 분석함 · 동아시아 기후, 대기질에 영향을 끼치는 북극, 고위도 지역의 기후인자를 수집하고 분석함 - 모델링 시스템 (KPOPS-Earth)의 기후 변수 모의 성능 평가 및 하반도 미세먼지와의 중장기 시간 규모 상관성 분석 · 4개의 변수(850-hPa 지위고도, 850-hPa 동서바람, 850-hPa 남북바람, 850-hPa 온도)에 대하여 KPOPS-Earth 과거 자료 모의의 성능을 평가함 · KPOPS-Earth 과거 모의 자료 기반 고위도 기후 인자와 한반도 미세먼지 간의 중장기 시간 규모에서의 상관성을 분석함 - 머신러닝 기법을 활용한 미세먼지 농도 예측 모델 개발 · 랜덤 포레스트 모델을 통해 예측 모델의 각 입력 변수별 중요도를 판단함 · 합성곱신경망 모델 기반으로 서울의 월평균 PM2.5 농도 예측을 하는 모델을 개발함 · 학습에서는 ERA5 재분석 자료만을 이용하고 예측에서는 ERA5 자료를 이용하는 모델(CNN-ERA5)과 KPOPS-Earth 자료를 이용하는 모델(CNN-KPOPS)이 개발됨 (출처 : 요약문 7p)

• 연구책임자 : 김주홍
• 주관연구기관 : 한국해양연구원 부설 극지연구소
• 발행년도 : 20230200
• Keyword : 1. 재해기상 모델링 시스템;대기 자료동화;에어로졸;구름;대기화학모형;미세먼지;중장기 예측; 2. High-impact weather modeling system;atmospheric data assimilation;aerosol;cloud;atmospheric chemistry model;fine dust;mid-to-long range forecast;

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;