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;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 Development of bio- and engineered-textiles by multilayered nanomaterials to provide the microenvironment for the treatment of skin cancer and filtering of radiations (ultraviolet (UV) & electromagnetic (EM)) to prevent onset and growth of cancer. ○ 전체 내용 Main description of goals: ● Synthesis of multi-layered nanomaterials on textile fabric suitable for microenvironment with UV protection and EM shielding ● Analysis of the prepared textiles for functional properties toward the textile characteristics and desired applications ● In-vitro studies on modified textiles with normal and skin cancer cells ● Development of bio-engineered textiles with the capability of cancer cell apoptosis and radiation filter In this project, we intend to design bio-cum-engineering textiles modified with nanomaterials of suitable characteristics of UV protection, EM shielding, and cytotoxicity toward skin cancer cells. ○ 1단계 ● 목표 Development of biocompatible nanomaterials to attach on textiles cloth for proliferation of skin cells. ● 내용 To achieve this goal, I have chosen gold nanoparticles (AuNPs) as they are considered the most suitable materials for drug delivery, and their hot electrons are non-active in the UV zone. Consequently, I optimized the preparation of AuNPs using various methodologies and surfactants to enhance their ability to promote the proliferation of skin cells and load drug molecules. In the first year, I developed AuNPs using two different strategies for cell proliferation and drug delivery: 1. 60 nm AuNPs were prepared using a novel, sustainable, and green technique capable of loading drug molecules and promoting the proliferation of skin cells. 2. 50 nm AuNPs were prepared using the standard Turkevich protocol without any additional surfactant modifications. The prepared AuNPs were subjected to standard procedures to evaluate their effectiveness in promoting the proliferation of skin cells: 1. L929 cells were tested with textile samples modified with AuNPs. 2. MTT assay was performed to assess the proliferation capability or toxicity of cells on the textile surface. The results confirmed that both types of AuNPs promoted cell proliferation, but the citrate-capped AuNPs showed higher proliferation. ○ 2단계 ● 목표 Textile cloth modified with nanomaterials to filter the radiation ● 내용 To achieve this, I have chosen zinc oxide (ZnO) nanomaterials as they are effective UV filters and widely utilized in radiation filters. To identify the most suitable ZnO nanomaterials, I prepared them to use the following methods: 1. ZnO was prepared using different Zn binders such as chloride, nitrate, sulfate, and acetate. 2. ZnO was synthesized using different surfactants like HMTA (hexamethylenetetramine). These methods resulted in the formation of various nanostructures including particles, nanopillars, nanorods, and nanodisks. Among these structures, the nanopillars made of ZnO exhibited a radiation filter capability. □ 연구개발성과 ● Biocompatible cotton textile cloth material: It can promote the proliferation of skin cells for various applications, such as intuitive wound healing, skin cancer treatment, and biocompatible intralayer for wearables. ● Selective improvement in the narrow band radiation filter. ● Identification of active methodologies for textile treatment. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 The developed AuNPs have shown significant potential as an internal wound healing agent, without negatively affecting the skin's physiological mechanisms. Furthermore, they have the capability to efficiently load drugs to support other skin tissues. The AuNPs-modified textile cloth, as a wearable, effectively nourishes our skin cells through proliferation. Expected effect： The transfer of this strategy to the scale-up process is projected to secure a position in the future million-dollar market (estimated to reach US$249.95 billion by 2026). In the healthcare industry, bio-functional textiles will hold great importance as stable and reusable medical clothing. Given the drastic changes and imbalances in climate conditions, the adoption of bio-functional textiles as a protective layer against harmful radiation and skin cancer in our daily lives becomes imperative. (source : 요약문 3p)

• 연구책임자 : SHANKAR PRABAKARAN
• 주관연구기관 : 성균관대학교
• 발행년도 : 20230600
• Keyword :

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 - 240 keV 정전형가속기 빔 인출 : 240 keV 10.12 mA 빔 인출 성공 - 750 kW 직류전원장치 설계 제작시험 : 공기중에서 650 kV, 45mA 2시간 안정적 동작성능 확인 공기중에서 750 kV, 45mA 1시간 미만 운용가능(공간적 절연조건에서는 장시간 운용 가능) 세부장치들의 개별 성능은 모두 만족함 - 정전형가속기 SF6챔버 설계제작 : 예산 및 공간문제로 인한 개발 성과목표 변경 1.5 MeV → 2.4 MeV 상향조정으로 인하여 750 kV 절연챔버 설계가 1.2 MV급으로 변경됨 1.2 MV 절연챔버설계완료 - 2.4 MeV 정전형가속기 부품설계, 제작 및 시험 충전용 베터리를 이용한 가속기 내 전원 공급장치 적용 1.2 MV 가속기 고전압 터미널 절연설계 완료 Ar가스 스트리퍼 90 % 스트리핑 효율 500 keV 양성자 대전류 탄뎀가속기 국내 최초 개발 성공 (출처 : 요약문 5p)

• 연구책임자 : 홍봉환
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20230200
• Keyword : 1. 정전형 탄뎀가속기;파워 서플라이;빔인출;부분차폐;인허가; 2. Electrostatic tandem accelerator;Power supply;Beam extraction;Radiation shielding;licensing;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 최원호
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20230100
• Keyword :

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 방사선 식도염 환자에서 추출한 상피조직을 이용하여 생체모사체를 대량 배양할 수 있는 기술을 개발하고 이를 방사선 식도염 치료제로 개발하는것 ◼ 전체 내용 식도 생체모사체 배양 기술확립 식도 생체모사체의 치료 효과 검증 및 치료기전 확립 식도 생체모사체의 치료 효과의 최적화 및 치료 프로토콜 확립 ◼ 1단계 ❏ 목표 식도 생체모사체 확립 및 치료 효과의 검증 ❏ 내용 방사선 식도염 치료 효과 검증을 위한 식도 생체모사체 대량 배양 조건 확립 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 본 제안과제로 확립한 기반 기술을 임상시험 단계로 진입시켜 방사선 식도염 치료제를 개발에 활용 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김미선
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20230600
• Keyword : 1. 식도 생체모사체;식도 줄기세포;방사선 식도염;세포치료제;질병 모델링; 2. Organoid;Esophageal stem cells;Radiation esophagitis;Cell therapy;Disease modeling;

Ⅳ. 연구개발결과 악화군과 대조군에서 나이, 성별에서 차이가 없었다. 또한 비만, 고혈증, 당뇨, 고지혈증 여부도 차이가 없었다. 방사선량에도 차이가 없었다. 방사선 치료전 대뇌소혈관 질환의 여부에서 악화군은 12명중 9명(75.0%)인 반면 대조군은 28명중 9명 (32.1%)로 확인되어 두 군간 통계적으로 유의한 차이가 확인되었다.(p=0.018) 대뇌 소혈관 질환 악화에 영향을 주는 변수들과 방사선 치료전 대뇌 소혈관 질환여부를 포함하여 다변량 로지스틱 회귀 분석을 시행한 결과 대뇌 소혈관 질환 여부의 우도비가 6.33 이었으며 통계적으로 유의하였다 (p=0.018) (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 김정수
• 주관연구기관 : 동남권원자력의학원
• 발행년도 : 20230100
• Keyword : 1. 대뇌 소혈관 질환;방사선 치료;경도 인지 장애;대뇌 미세 출혈;대뇌 미세 뇌경색; 2. Small vessel disease;Cranial radiotherapy;Mild cognitive impairment;Cerebral micro-bleeds;Cerebral micro-infarction;

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;

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;

Ⅳ. 연구개발결과 ○ 남극 극한기상 특성 진단 - 세종기지 32년 관측자료DB 기반으로 추출한 상위 10% 극한기상현상의 강도는 강풍사례는 일평균풍속 12.3m/s, 일최고순간풍속 27.8m/s 이상일 때로 나타났으며, 저온사례는 일평균기온 –8.1℃, 일최저기온 –11.4℃ 이하일 때, 고온사례는 일평균기온 2.3℃, 일최고기온 4.7℃ 이상일 때였음. 일신적설량을 기준으로 한 폭설사례는 10.4cm 이상일 때였음. - 극한기상 발생시기는 강풍사례는 6-10월 동계에 60% 이상 발생하고 12-2월 하계에는 10% 미만으로 적게 발생하였으며 경년변동성에서는 2010년도 초반이후 강풍사례가 감소하고 있는 추세를 보임. 저온사례는 6-8월에 70% 이상 집중되어 있고 강풍사례와 유사하게 2010년대 초반 이후 감소 추세를 보이고 있음. 적설량은 변동성이 매우 큰데 눈에 띄는 경향은 2000년대 중반 이전에 비해 이후에는 매우 큰 경년변동성을 보이고 있음. - 강풍 사례의 경우, 세종기지 부근에 저기압이 통과하면서 발생하며, 일평균풍속을 기준으로 선정된 사례에서는 동풍, 그리고 일최대풍속을 기준으로 선정된 사례에서는 복풍 계열이 우세함. 일최대풍속을 기준으로 선정된 사례에서는 저기압 외에, 세종기지 부근의 지형이 강풍 발생에 기여함을 확인함. - 저온 사례의 경우, 남극 대륙으로부터의 차가운 공기의 이류가 발생 원인이며, 수치모의 결과에서, 세종기지 부근의 구름과 관련된 하향장파복사를 관측에 비해 과소모의하면서 음의 온도 편차가 나타남. - 폭설 사례의 경우, 세종기지 부근을 통과하는 저기압, 세종기지로의 수증기 유입, 그리고 사례에 따라서는 세종기지 부근의 지형이 중요한 역할을 함. 이상 고온 사례의 경우, 대기의 강 현상에 의해 상당량의 수증기가 유입되면서 상향장파복사에 의한 냉각을 억제하여 나타남. ○ 남극 성층권 오존 및 지상 라돈 농도 시공간 변동 특성 파악 - 세종 및 장보고 기지의 브루어 분광광도계의 장기간 자료를 세밀하게 분석함으로써 남극 지역 봄철에 나타나는 뚜렷한 오존량 감소에 대한 근거 확보함. - 신뢰도가 높은 장기간 오존 존데 관측 자료를 남극 전 지역에 대해 구축하고 분석을 통해 일반적인 연중 오존 변화 및 기후 경년 변동과의 관련성 파악함. - 남극세종과학기지와 장보고기지에서의 라돈 검출기 연중 90% 이상 운영 및 DB 구축함. - 남극세종과학기지의 동계기간 고농도 라돈 가스 사례는 장거리 수송에 의해, 남극장보고과학기지의 하계기간 고농도 라돈 가스 사례는 지역적인 특징으로 분석됨. ○ 남극 및 남반구 고위도 기후변동성 진단 - 기계학습 기반 Kriging 내삽 방안을 개발하고 확보된 기지 관측자료와 ERA-Interim 자료를 활용하여 1961년부터 2020년까지의 60년간의 남극대륙 월평균 지상온도를 복원함. - 복원된 자료의 연평균, 계절평균 변동성 및 장기 추세를 조사하고 기존에 보고되었던 서남극 지역의 강한 온난화 추세를 확인함. - EOF와 CBF 방법을 활용하여 남극대륙 지면온도 변화 특성을 탐지하는 두가지 변동 지수를 개발함. - 남극대륙 지면온도 변동 지수와 남반구 지역의 Southern Annual Mode (SAM), Pacific-South America 1 (PSA-1), Pacific-South America 2 (PSA-2) 등의 주요대기 변동성과의 상관성 계수 특성을 조사하고 남반구 지역 바람, 온도, 지위고도와의 회귀상관성 분석을 수행하여 남반구 지역의 기후요소간 상관성 관계를 진단함. - 남반구 대류권 및 성층권 오존 자료를 수집하고 오존의 대기순환장, 남극지면변동 모드, SAM, PSA-1, PSA-2의 남반구 기후요소와의 상관성 분석을 수행하여 남반구 오존 변동 특성을 파악하고 남반구 기후시스템에의 영향에 대한 모식도를 작성함. - 남극 전지역 연평균, 계절평균 해빙 변화의 SAM, PSA-1, PSA-2 등의 기후변동 모드와의 상관성을 분석하고 주요 관계 분포 모식도를 작성함. - 최근 남극지역 해빙 증가 경향을 분석하여 적도지역의 Interdecadal Pacific Oscillation (IPO)와 Atlantic Multidecadal Variability (AMV) 등의 장주기 변동성의 영향이 존재함을 확인함. - 남극지역의 주요 변동성과 적도지역의 변동성을 고려한 남극 및 남반구 지역의 기후변화 특성에 대한 모식도를 작성함. ○ 남극 대기 에어로졸 물리화학 특성 현장 관측 - 남극 세종과학기지 기반 에어로졸 물리화학특성 (입자수농도, 구름응결핵, 블랙카본 등) 관측 자료에 관한 장기간 DB를 확보 하였으며, 이를 바탕으로 남극 에어로졸의 계절별 발생 특성을 파악함. - 생물기원기후가스 현장 분석자료를 위성자료 기반 해양, 해빙 환경변화 자료와 결합하여 기원지 특성 및 해양생산성, 일년빙 분포 변화가 생물유래 에어로졸 입자 형성에 미치는 영향을 파악함. ○ 남극 에어로졸 발생 프로세스 파악‘ - 남극 세종과학기지 현장에서 확보한 다양한 환경 시료를 활용하여 자연유래 에어로졸 발생 모사실험을 수행하였으며, 이를 통해 해양 및 육상 기원 에어로졸 형성 프로세스를 파악함. - 초고분해능질량분석기를 활용한 남극 해양, 육상, 해빙에 분포하는 다양한 유기물의 특성을 분석함. (출처 : 요약문 9p)

• 연구책임자 : 김성중
• 주관연구기관 : 한국해양연구원 부설 극지연구소
• 발행년도 : 20230200
• Keyword : 1. 남극;기후변화;극한기상;에어로졸;대기환경;전지구 영향; 2. Antarctica;Climate Change;Extreme Weather;Aerosol;Atmosphere environment;Global Influence;