비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 박상윤
• 주관연구기관 : 에스에프테크놀로지(주)
• 발행년도 : 20230100
• Keyword : 1. 보호장구;인공지능;영상인식;작업자 안전관리;원자력 발전소; 2. personal protective;AI;vision recognition;worker safety management;nuclear power plant;

□ 연구 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 - 최종 목표 간암 동물모델을 활용하여 8-oxo-dG(8-hydroxy-2’-deoxoguanine) 산화 손상과 핵막단백질 Lamin의 상호작용을 유전체 수준에서 밝히고 이를 ‘Lamin의 유전체 안정성 유지를 위한 산화 손상 복구 기작’으로 이해함으로써, 간암 진단 및 치료에 새로운 접근방안을 제시하고자 함. - 세부 목표 1. 간암에서의 발달 단계별 8-oxo-dG 유전체와 Lamin 핵막 단백질과의 상호결합 및 인터렉톰 분석 2. Lamin을 통한 8-oxo-dG 복구 기전 규명 3. 간암 환자 유전체분석을 통한 Lamin 매개 발암성 8-oxo-dG 돌연변이 규명 이러한 목표를 위하여, 1) 산화스트레스 유도 약물(DEN)을 투여하여 제작한 간암 동물 모델을 활용하여 NGS 분석을 수행함으로써, 2) 간암 유전체내 8-oxo-dG 분포를 관찰하고, 3) 유전체-핵막단백질의 상호작용을 통한 DNA 복구 메커니즘을 규명하여 간암의 진단과 치료에 응용 가능한 이론을 제시하고자 함. ◼ 전체 내용 - 연구배경: 발암 과정에서 산화스트레스로 인한 DNA 산화 손상 (8-oxo-dG)이 C가 아닌 A와 염기배열하여 체세포 돌연변이를 형성하면서 암 발달의 원인으로 지목되었으나, 유전체 수준에서의 정확한 위치와 복구과정, 핵막 내부의 공간적인 분포에 대해서는 전혀 알려지지 않음. 따라서, 본 과제책임자의 DNA 손상 및 복구 연구에 대한 전문성과 소속 연구진이 개발한 8-oxo-dG 시퀀싱 기술을 기반으로, 간암 생성 시발생하는 8-oxo-dG 유전체 서열과 산화스트레스에 의해 핵 안을 구획화하는 Lamin과의 연관성을 유전체 수준에서 분석하고, 이를 통해 Lamin의 DNA 손상 복구 기능에 대한 분자생물학적 기작을 규명하여, 산화스트레스로 인한 간암 발달 기전을 규명하고자 함. - 연구내용: 1. 간암유전체분석을 통해 Lamin 매개 8-oxo-dG 복구 기전을 규명하고, 산화스트레스로 인한 Lamin 결함이 8-oxo-dG 형성에 미치는 영향을 확인하여 간암의 발달 기전을 규명 - NGS 분석을 통해 간암의 발달단계에 따른 8-oxo-dG과 lamin의 분포를 분석함으로써 8-oxo-dG 복구과정에서 Lamin의 기능과 역할에 대한 가설 확립 - Lamin 결함이 8-oxo-dG 증가 및 8-oxo-dG와의 상호작용에 미치는 영향 관찰 - 간암세포를 활용하여 산화스트레스로 인한 Lamin 연관 간암 발달 기전 규명 2. 생체 모델을 활용하여 Lamin의 유전체 안정성 유지 기전을 검증하고, 간암 환자조직의 유전체를 분석하여, 1단계 연구를 통해 규명한 Lamin 관련 간암 발달 기전의 유효성을 평가 - Xenograft mouse 모델을 활용하여 Lamin에 의한 8-oxo-dG 복구 및 간암 발달 기전 검증 - 간암 환자조직의 유전체 분석을 통해 Lamin 매개 8-oxo-dG 복구 기전 검증 및 간암 돌연변이를 발굴 ◼ 1단계 ❏ 연구 목표 Lamin과 8-oxo-dG의 상호결합 및 관련한 간암 발달 메커니즘을 밝히고, 간암 발달단계별 유전체 정보를 생산하여 이를 다각도로 분석하고자 함. 1. Lamin 단백질의 인터렉톰 분석 - 전사체 분석을 통해 Lamin의 기능 및 관련 메커니즘에 대한 정보 수집 - 간암 발달단계에 따른 Lamin의 발현량 및 결합단백질 비교 관찰 2. 간암 동물 모델의 유전체 분석 - 간암 발생 생체모델의 유전체 내 8-oxo-dG 분포를 분석 - Lamin과 8-oxo-dG 사이의 관련성 도출을 위한 Lamin ChIP-seq 수행 및 8-oxo-dG 분포와의 비교 분석 3. Lamin과 8-oxo-dG의 연관관계를 설명하는 메커니즘 규명 - Lamin에 대한 8-oxo-dG의 결합력 분석 - 유전체 내 Lamin과 8-oxo-dG의 결합을 설명하는 가설 수립 - 간암 발달에 따른 Lamin과 8-oxo-dG간 결합력의 변화 유무 관찰 - Lamin과 8-oxo-dG 간의 상호작용이 간암 발달에 미치는 분자생물학적 메커니즘 규명 ❏ 연구 내용 1. Lamin의 인터렉톰 분석 Lamin과 8-oxo-dG의 상호작용 연구 시작 전, Lamin에 대한 사전 정보를 수집하고자 함. - Lamin 연관 전사체 분석(RNA-seq)을 통해 Lamin이 DNA 손상 복구, 지질 대사, 스트레스 반응 등에 관여하는 유전자군의 발현을 조절하는 것을 확인함 - 간암 발달 단계에 따른 Lamin의 발현량 변화 및 결합 단백질의 변화는 관찰되지 않음 - Chromatin Immunoprecipitation(ChIP) Dot blot을 통해 LaminA와 8-oxo-dG와의 강한 결합을 관찰 2. 인간 간암세포주 유전체정보 분석 간암 동물모델의 유전체 정보와의 비교분석을 위해 인간 간암 세포주의 유전체 분석 진행 - 항체를 이용하여 8-oxo-dG-IP-seq을 수행, 8-oxo-dG의 유전체 내 분포 확인한 결과 LINE(Long interspersed nuclear element) 서열에 8-oxo-dG 수준이 높게 나타남 - Lamin ChIP-seq 결과, LINE, SINE(Short interspersed nuclear element) 및 Simple repeat 서열에 Lamin이 강하게 결합하는 것을 관찰 3. 간암 동물 모델의 유전체 분석 간암 발달 단계에 따라 Early, Mid, Late 시기의 마우스 간 조직에서 추출, Lamin과 8-oxo-dG의 분포를 확인하고, 연관 관계를 확인하고자 함 - Mid 시기에 8-oxo-dG 수준이 가장 높았으나, 유전체 전반에 산재하여 발생함 - 인간 간암 유전체 분석 결과와 동일하게 8-oxo-dG이 LINE 서열에서 가장 많이 발생하였음 - Lamin ChIP-seq 분석 결과, Lamin 또한 LINE 서열에 밀집하였으며, 8-oxo-dG와 Lamin이 LINE에서 co-localize함을 확인함 4. Lamin과 8-oxo-dG의 결합친화도 분석 면역침강법을 이용하여 Lamin이 Guanine보다 8-oxo-dG에 더 강한 결합 친화도를 보임을 확인함으로써, Lamin이 LINE 서열에 존재하는 8-oxo-dG의 복구 과정에서 기능할 것이라는 가설을 세움 5. Lamin에 의한 간암 발달 기전 동물 모델의 간암 조직에 siRNA를 처리하여 간암세포에서 Lamin의 발현을 억제하였을 때 간암의 발달이 저해됨을 확인함으로써, Lamin이 새로운 항암 타겟으로 응용될 수 있음을 시사함 ◼ 2단계 ❏ 연구 목표 분자생물학 수준에서 규명한 Lamin과 8-oxo-dG에 의한 간암 발병 기전을, 동물모델 및 간암 환자 유래 간세포 분석을 통해 검증하고자 함. Lamin과 8-oxo-dG의 상호작용에 의한 간암 발달 기전을 검증하고, 간암 발암성 돌연변이 발굴을 통해 핵막단백질 Lamin이 간암의 발달에 미치는 영향을 밝히는 것을 목표로 함 1. Lamin 매개 8-oxo-dG 복구 기전의 생체 내 검증 - 1단계 연구에서는 Lamin과 8-oxo-dG의 상호작용과 관련한 간암 발병 메커니즘을 규명하고, 2단계 연구에서 이를 동물모델에서 검증하고자 함 - Lamin 돌연변이 간암 세포주와 환자 유래 간암 세포주를 이종이식하는 Xenograft mouse 모델을 활용하여 Lamin 관련 간암 발달 기전 검증 2. 간암 발암성 돌연변이 발굴 - 간암 동물 모델의 전장 유전체 데이터 분석을 통해 Lamin 관련 발암성 돌연변이 발굴 - 간암 환자의 전장 유전체 데이터 생산 및 분석을 통해 Lamin 관련 돌연변이의 인체 내 유효성 검증 ❏ 연구 내용 간암 동물모델과 인간 간암 세포주에서 공통되는 ‘Lamin 매개 8-oxo-dG 복구’ 메커니즘을 밝혀, 최종적으로 간암 환자 조직의 유전체정보 분석을 통해 메커니즘의 인체 내 유의성을 검증할 예정임 1. Lamin의 8-oxo-dG 복구 및 LINE의 발현 억제 기전을 분자생물학적 실험 방법을 통해 세포 수준에서 규명할 계획임 - 인간 간암 세포주 HepG2와 Huh7에서 Lamin에 의한 8-oxo-dG 복구 기전 및 유전체 안정성 유지 기전을 검증할 예정 - 간암 발달 동물 모델에서 발달 단계별 LINE의 발현량 및 활성을 RNA-seq, Western blot 등의 실험을 통해 비교 예정 - 간암 세포주를 활용하여 Lamin과 LINE의 발현 조절을 통한 간암의 발달 기전 검증을 계획 2. 동물 실험 및 간암 환자조직의 유전체 분석을 통해 메커니즘의 유의성을 검증할 예정임 - 간암 동물모델의 전장유전체 분석을 진행하여 간암에서 LINE이 insertion 된 genomic region을 탐색하고, RNA-seq을 통해 이러한 insertion이 종양 관련 유전자에 미치는 영향 탐색 - 동물모델에서 탐색한 LINE의 insertion region을 간암 환자조직의 유전체 분석을 통해 검증 - 8-oxo-dG 복구 기능에 이상을 보이는 Lamin의 돌연변이 간암 세포주를 동물 세포에 이식하는 Xenograft model을 활용하여 Lamin에 의한 간암 억제 기전 검증 □ 연구성과 1단계 연구결과 Lamin의 발현을 조작한 세포의 전사체분석을 통해 Lamin과 DNA 손상 복구의 연관성을 관찰하고, 유전체 분석을 통해 LaminA 단백질과 8-oxo-dG가 LINE 서열에 밀집함을 확인함. 결합친화도 분석실험을 수행하여, LaminA가 Guanine보다 8-oxo-dG와 강하게 결합하는 것을 관찰함. 연구결과와 선행 논문의 종합적인 분석을 통해, LaminA가 SIRT6와 상호작용하여 LINE 서열에 존재하는 8-oxo-dG의 복구에 기능할 수 있음을 확인함. 더불어 마우스 모델을 이용한 간암 발병 실험을 통해 간암세포에서 LaminA의 발현 억제 시 간암의 증식이 저해됨을 관찰하여, LaminA를 새로운 항암 타겟 단백질로서 제안함 2단계 연구에서는 ‘Lamin을 매개로 한 8-oxo-dG의 손상 복구’ 기전을 세포 및 동물 실험을 통해 규명하고, 간암 환자 조직에서 검증하여 간암 발달 기전에 대한 이해와 간암 치료에 새로운 접근 방안을 제시할 수 있을 것으로 기대함. □ 연구성과의 활용 계획 및 기대 효과 1. 간암 항암제 개발에 활용 가능한 기초 메커니즘 확립 간암의 발달과정에서 산화스트레스로 인해 생성되는 DNA 손상이 미치는 영향에 대한 분자생물학적 메커니즘을 제시함으로써, 향후 간암의 치료를 위한 항암제 개발에 응용 가능함 2. 양질의 간암유전체정보 생산 및 분석 단계별 간암 발병 모델을 이용한 NGS 분석을 통해 후속 연구를 활성화할 양질의 빅데이터를 생산하여 제공하고, 간암을 유도하는 발암 돌연변이를 발굴함으로써 간암의 진단기술 개발에 활용 가능한 데이터베이스를 구축할 것으로 기대 3. 암 연구에서 핵막과 DNA 복구기전을 융합한 창의적인 연구 분야 개척 단백체와 유전체 연구를 융합하여, 핵막이 구조적, 생리학적인 다각적 기능을 통해 산화스트레스에 대응하는 메커니즘을 규명함으로써, 핵막 단백질이 간암의 발달에 미치는 영향에 대한 창의적이고 도전적인 새로운 연구영역을 개척할 것으로 기대 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 함자영
• 주관연구기관 : 고려대학교
• 발행년도 : 20231200
• Keyword : 1. 간암;차세대염기서열분석;산화 DNA 손상 복구;간암동물모델; 2. Hepatocellular carcinoma;Oxidative DNA repair;NGS;DEN-induced liver cancer model;LINE;

□ 연구개요 최종목표:경수로형 SMR 대상 사고완화전략 수립을 위한 공기 자연대류 열전달 모델 개발 및 장기냉각성능 평가 본 연구개발 수행을 통해 경수로형 SMR 대상 공랭식 피동잔열제거계통의 냉각성능을 적절히 예측할 수 있는 열전달 모델 개발 및 반영을 통해 계통 냉각성능 평가 및 장기냉각전략(무한냉각) 수립을 목표로 한다. □ 연구 목표대비 연구결과 1. 실험결과 기반으로 기존 공기 자연대류 열전달 상관식의 냉각성능 예측성을 평가 ○ 수직 평행판(Vertical parallel plates) 내 공기 자연대류 열전달 관련 선행연구 조사 및 실험 수행 및 코드해석결과 비교를 통해 200 ℃ 이상의 벽면온도조건에서 적절한 냉각성능예측이 어려움을 확인함. 2. 혼합대류 형태의 상관식 개발을 통해 경계조건, 댐퍼조건에 따른 냉각성능 예측성을 개선 ○ 경계조건 증가 시 유량 증가에 따른 열전달 성능 증가 (Ra#↓,Re#↑,Nu#↑)효과와 댐퍼폐쇄에 따른 유량 감소에 의한 열전달 성능 감소(Ra#↓,Re#↓,Nu#↓)를 동시에 고려할 수 있는 혼합대류 형태의 상관식을 적용하여 냉각성능 예측성을 개선하였음. 3. NuScale & i-SMR 대상 공랭식 피동잔열제거계통 도입 시 장기냉각성능을 평가 ○ NuScale을 대상으로 공랭식 피동잔열제거계통 도입을 고려할 시, 공랭식 피동 잔열제거계통의 냉각을 통해 공동수조 내 냉각수 비등을 통한 냉각을 공기냉각으로 대체할 수 있으며 3일 이후부터는 공기냉각을 통해 냉각이 가능함을 확인함. ○ i-SMR의을 대상으로 공랭식 피동잔열제거계통 도입을 고려할 시, 기존 환형유로 형태의 계통 대비 160% 냉각성능 증진을 확인하였으며 약 8일 이후부터는 단독냉각이 가능하며 약 800ton의 냉각수 용량을 절감할 수 있는 것을 확인하였음. 4. 격납용기 하부형상을 고려하여 다차원 유동효과 실험을 통해 1D코드 해석결과의 신뢰성 검증 ○ 하부채널 간격(B) 변화는 전체 냉각성능 변화에 큰 영향을 미치지 않으며 상부 채널 간격(G)에 따라서 내부유동 형태 및 전체 냉각성능이 결정되는 것을 근거로 MARS-KS 코드해석 시 하부 채널에서의 다차원 유동효과가 고려되지 않더라도 해석결과에 큰 영향이 없으며 결과의 신뢰성에는 영향이 없음을 확인함. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 국내 개발SMR의 경쟁력 강화 및 세계최고수준의 피동냉각성능을 확보를 통한 시장 경쟁우위 확보에 기여 SMR의 안전관리체계 구축 및 규제체제 개발(인허가 규제요건) 시, 예비안전성 분석 등에 적극 활용 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김경문
• 주관연구기관 : 인천대학교
• 발행년도 : 20230700
• Keyword : 1. 공기냉각;소형모듈원자로;피동냉각;원자력열수력;열전달 상관식; 2. Air-cooling;Small Modular Reactor;Passive cooling;Nuclear thermal-hydraulics;Heat transfer correlation;

□ 연구개요 - 태아, 영유아 및 소아의 시기별, 검사별 의료 방사선 노출 여부에 따른 발암 위험도 결정 - 임상병기 0/I 대장암 환자에서 병기설정 흉부 CT 시행에 따른 생존율 비교 □ 연구 목표대비 연구결과 1. 소아 및 청소년의 경도 두부외상 환자에서 두부 CT 방사선 노출에 따른 발암 위험도 측정 - 소아 및 청소년의 경도 두부외상 환자에서 두부 CT 방사선 노출에 따른 발암 위험 정량화함. - 전체 환자에서 방사선 비노출군 대비 방사선 노출군의 혈액암 발생률(incidence rate)이 약 1.29배 증가함 (incidence rate ratio [IRR], 1.29 [95% CI, 1.03-1.60]). - 경미한 두부 외상을 나타내는 소아 및 청소년에서 수행된 두부 CT 방사선 노출은 혈액암 발생률 증가와 관련이 있음을 보임. 2. 태아기 복부·골반 CT 방사선 노출에 따른 발암 위험도 측정 - 태아기 복부·골반 CT 방사선 노출에 따른 발암 위험 정량화함. - 전체 환자에서 방사선 비노출군 대비 방사선 노출군의 암 발생률이 약 0.71배 감소함을 보였으나, 신뢰구간이 1을 포함해 유의미한 결과로 해석하기 어려움 (IRR, 0.71 [95% CI, 0.23-2.20]). - 또한, CT 노출군에서 암이 발생한 환자수가 너무 작아 실제적 해석이 어려움. - 태아기 복부·골반 CT 방사선 노출에 따른 발암 위험도를 더 정확하게 정량화하기 위해서는 더 많은 환자수를 기반으로 한 추가적인 연구가 사료됨. 3. 임상병기 0/I 대장암 환자에서 병기설정 흉부 CT 시행에 따른 생존율 비교 - 임상병기 0/I 대장암 환자에서 병기설정 흉부 CT 시행 여부에 따른 생존율을 정량화함. - 전체 생존률에 대해, 5년의 제한된 평균 생존 시간(RMST)에서 흉부 CT를 시행한 그룹과 시행하지 않은 그룹 간 차이는 유의하지 않음 (RMST difference, 0.4 [95% CI, -0.8 to 2.1] months). - 병기설정 흉부 CT 사용은 초기 대장암 환자의 생존에 영향을 미치지 않음을 보임. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 1. 국민 건강 증진 효과 - 본 연구의 결과는 의료에서의 과도한 영상검사 남용을 제한하는 기초자료로 사용할 수 있음. - 특히 태아, 영유아, 소아 및 청소년의 방사선 노출이 암 유발 가능성을 높일 수 있다는 경각심 고취 2. 임상 진료에 활용 - 태아, 영유아, 소아 및 청소년에서 방사선량이 일정치를 초과할 경우, MRI와 같은 다른 진단기법의 사용을 권장 - 관련 연구 및 근거 부족으로 불명확했던 흉부 CT 시행 대상 환자에 대한 진료 가이드라인 개선을 위한 타당한 근거로 활용 3. 학문적 효과 - 대규모 인구 집단에서 실측된 의료 방사선 노출에 따른 암 발생 위험도의 역학적 근거를 제시함. - 향후 방사선 노출 연구에 과학적 근거 수립 및 실증적 기초자료 제공 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 박지훈
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20231100
• Keyword : 1. 의료방사선 노출;전산화단층촬영;혈액암;방사선 유발암;인구기반 코호트; 2. Medical radiation exposure;Computed tomography;Hematologic malignant neoplasm;Radiation-induced cancer;Population-based cohort;

□ 연구개발 목표 및 내용 ㆍ 최종 목표 본 연구는 그래핀(graphene)을 사용하여 우수한 테라헤르츠파 검출기(terahertz wave detector)를 구현하는 것이 목표다. 그래핀은 일반 금속에 비해 큰 열전기력(thermoelectric power) 특성을 갖고 조절가능한데, 이것을 이용하면 테라헤르츠파(terahertz wave)를 간단하면서 정밀하게 측정할 수 있다. 본 연구를 통하여 현재 테라헤르츠파 검출 기술의 한계를 극복하고, 상온에서도 작동 가능한 테라헤르츠파 이미징(imaging) 기술로 발전시킬 계획이다. 특히 그래핀으로 수백 개의 검출기 배열(array)을 만든 후 그래핀의 유연성(flexibility)을 이용하여 반구 모양의 유연한 절연체 기판위에 배열해 놓으면 사람의 눈과 같은 형태가 되는데, 이는 테라헤르츠파 검출 성능을 더욱 향상시켜 이미지화할 수 있는 효과적인 “눈(eye)”이 될 것이다. ㆍ 전체 내용 테라헤르츠 기술은 그 발생기와 검출기 개발의 어려움으로 인해서 마이크로웨이브나 적외선 기술에 비하여 상대적으로 발달되지 못했다. 하지만 테라헤르츠파는 잠재적으로 보안, 의학, 천문학 및 재료검사 등 다양한 응용 분야에서 사용될 수 있다. 예를 들어 테라헤르츠파는 사람에게 은폐 된 무기를 원격으로 탐지하는 보안 검사에 사용될 수 있는데 이는 테라헤르츠파가 직물이나 플라스틱은 침투할 수 있지만 금속은 침투할 수 없는 특성 때문이다. 또한 물은 테라헤르츠파를 흡수하므로 인체의 일부도 테라헤르츠파를 이용해 이미징할 수 있다. 그리고 테라헤르츠파는 인체에 무해하기 때문에 살아있는 조직과 DNA에 대해 안전하여, 의약분야에서 폭넓게 사용 가능하며 이는 기존의 엑스레이(X-ray)를 사용하는 것보다 더 정확한 인체 내부 이미징을 가능하게 할 것이다. 그래핀은 탄소 원자의 한층으로 벌집 격자를 갖는 이차원 물질이다. 즉 부피가 없고 이차원의 표면만 있어 매우 작은 열질량 (thermal mass)을 갖고 있다. 그래핀을 이용하면 테라헤르츠타 검출기에 매우 빠른 응답속도를 주게 된다. 또한, 그래핀은 매우 낮은 전자-포논 결합성(electron-phonon coupling)을 갖기 때문에 포논 (격자) 온도에 비해 전자의 온도만 선택적으로 증가시킬 수 있어 검출기의 성능을 떨어뜨리지 않으면서 높은 측정 감도를 유지하게 된다. 테라헤르츠파를 입사하게 되면 그래핀의 온도가 올라가게 되는데, 그래핀의 저항은 온도 의존성이 약하기 때문에 테라헤르츠파 신호 검출을 위해 사용하기 어렵다. 대신에 우리는 그래핀의 크고 조절 가능한 열전기력(thermoleelctric power)을 이용하여 전자의 온도증가를 미세하게 감지할수 있다. 국제공동연구의 스웨덴 Chalmers University of Technology 측 연구책임자인 Prof. August Yurgens 그룹은 이미 실험을 통해 그래핀의 열전기력을 이용한 검출기 아이디어가 “기가헤르츠(Gigahertz, GHz)와 온도 100 K 영역”에서 성공적으로 작동함을 보여주었다. 구체적으로 94 GHz에서 광학 감도 400-700 V/W 와 잡음 등가 파워 NEP = 20 pW/Hz 로 반도체 다이오드에서 얻은 최신 결과와 비슷하거나 더 우수함을 보여주었다. 따라서 본 과제에서는 테라헤르츠파와 검출기 소자 사이의 임피던스 매칭(impedance-matching)과 대용량 검출기 소자의 디자인 최적화 등의 단계를 거쳐 새로운 테라헤르츠파 검출기 소자를 구현하려고 한다. ㆍ 1년차 ∘ 목표 그래핀을 이용한 테라헤르츠파 검출기 개발 ∘ 내용 · 테라헤르츠파와 검출기 사이의 임피던스 매칭 (impedance-matching) 해결 · 다양한 절연 기판을 사용한 검출기 작동 실험 · 그래핀의 도핑농도 및 케리어 타입의 최적화 · 포스포린(phosphorene)을 이용한 테라헤르츠파 검출기 시험 ㆍ 2년차 ∘ 목표 대면적 그래핀을 이용해서 대량으로 제작 배열된 테라헤르츠파 검출기 연구 ∘ 내용 · 대면적 그래핀의 열전기력 1/f 잡음 측정 · 실리콘 기판 위에 대면적 그래핀을 이용한 대량의 테라헤르츠파 검출기 배열 제작 · 유연한 기판 위에 대면적 그래핀을 이용한 대량의 테라헤르츠파 검출기 배열 제작 □ 연구개발성과 본 한-스웨덴 과학기술 공동 연구사업을 통해 2개의 연구 결과가 국제저널 Sensors, Journal of the Korean Physical Society 에 출판되었고, 향후 2~3개의 추가 논문이 투고를 위해 준비중이다. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 테라헤르츠 기술은 그 발생기와 검출기 개발의 어려움으로 인해서 마이크로웨이브나 적외선 기술에 비하여 상대적으로 발달되지 못했다. 하지만 테라헤르츠파는 잠재적으로 보안, 의학, 천문학 및 재료 검사 등 다양한 응용 분야에서 사용될 수 있다. 예를 들어 테라헤르츠파는 사람에게 은폐 된 무기를 원격으로 탐지하는 보안검사에 사용될 수 있는데 이는 테라헤르츠파가 직물이나 플라스틱은 침투할 수 있지만 금속은 침투할 수 없는 특성 때문이다. 또한 물은 테라헤르츠파를 흡수하므로 인체의 일부도 테라헤르츠파를 이용해 이미징할 수 있다. 그리고 테라헤르츠파는 인체에 무해하기 때문에 살아있는 조직과 DNA에 대해 안전하여, 의약분야에서 폭 넓게 사용 가능하며 이는 기존의 엑스레이(X-ray)를 사용하는 것보다 더 정확한 인체 내부 이미징을 가능하게 할 것이다. (출처 : 요약문 3p)

• 연구책임자 : 남영우
• 주관연구기관 : 경상국립대학교
• 발행년도 : 20230500
• Keyword : 1. 그래핀;테라헤르츠파;열전기력; 2. graphene;terahertz waves;thermoelectric power;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 이지은
• 주관연구기관 : 프로테옴텍
• 발행년도 : 20230100
• Keyword : 1. 자가면역질환;체외진단;다중진단;자가항체;항핵항체; 2. Autoimmune Disease;in-vitro diagnostics(IVD);Multiplex diagnostics;Autoantibody;Anti-nuclear antibody (ANA);

Foodomics는 2009년에 “소비자의 웰빙, 건강 및 지식을 개선하기 위해 고급 -omics 기술의 적용 및 통합을 통해 식품 및 영양 분야를 연구하는 학문”으로 정의된 비교적 최근에 대두된 학문 분야이다.[1]
구체적으로, foodomics는 유전체학(genomics), 전사체학(transcriptomics), 단백질체학(proteomics), 대사체학(metabolomics) 같은 다양한 omics 도구를 화학 측정 및 생물정보학(bioinformatics)과 함께 적용 및 통합함으로써 식품과학 분야에 적용되고 있으며, 식품 구성 및 식품 안전성(food safety), 식품 품질(food quality) 및 식품 추적 가능성 및 가공(food traceability & processing) 문제뿐만 아니라 개인의 건강 또는 질병 상태에 대한 식품의 영향(food bioactivity)을 다루는 다양한 식품과학 및 영양 연구 영역을 포함하는 복잡한 식품-식이요법-개인 상호작용에 대한 이해를 크게 향상시킬 수 있으며, 특히 인간 건강과 웰빙의 최적화라는 주요 목표에 도달하기 위해 영양 영역과 함께 식품 영역 전체를 연구하는 식품 및 영양에 대한 새로운 접근 방식이다. 아울러 식품의 영양소가 건강에 미치는 영향을 연구하고 유전자 수준에서 식품 영양소의 대사에 영향을 미치는 연관성을 규명하기 위해 필수적으로 필요한 영양유전체학(nutrigenomics) 및 영양유전학(nutrigenetics)이 일반적인 foodomics의 범주에 포함되고 있다.[2]
한편 foodomics는 mass spectrometry(MS), nuclear magnetic resonance(NMR) spectroscopy, microarray genotyper 및 next-generation sequencing(NGS)과 같은 민감도와 정확도 높은 high-throughput 분석기술들의 발전과 더불어 다양한 분야에서의 응용 연구로 확대되고 있다. 이를 반영하듯, 최근까지 foodomics에 기반한 많은 응용 연구들이 보고되고 있다(표 1).
이 보고서에서는 foodomics의 주요한 응용 분야 및 최근 연구 동향에 대해 소개하고자 한다.

 

• 연구책임자 : 이상후
• 주관연구기관 :
• 발행년도 : 20220822
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다세포생물의 세포는 유전적으로는 균질하지만 유전자의 발현이 서로 다르기 때문에 구조적으로나 기능적으로 이질적인 특성을 보인다. 표현형 형질의 멘델식 유전은 DNA 서열의 돌연변이로 인한 대립유전자의 차이에서 비롯된다고 알려져 있다. 하지만 암컷 포유류의 초기 배아 발달 중 X염색체 비활성화, 파리의 염색체 각인과 같은 다른 유전 현상은 멘델식 유전이 아닌 다른 유전 패턴을 나타낸다. Conrad Waddington은 표현형을 존재하게 하는 유전자와 환경의 상호작용을 설명하기 위해 “후성 유전적 경관(Epigenetic landscape)”이라는 용어를 도입했다[1]. 후성유전학은 유전형의 돌연변이와 같은 DNA 염기서열의 변화를 포함하지 않는 유전자발현의 가역적이고 유전 가능한 변화에 대한 연구 분야이다. 후성유전학적 기전은 DNA 자체의 화학적 변형이나 DNA와 밀접하게 관련된 염색질과 같은 단백질의 변형에 의해 매개된다. 후성 유전적 변화를 시작하고 유지하는 것으로 생각되는 가장 잘 규명된 후성 유전적 변형에는 DNA 메틸화(methylation), 염색질 리모델링(chromatin remodeling), 히스톤 변형(histone modification)과 관련이 있으며, 이는 염색질 상태를 결정하고 결과적으로 유전자발현을 결정하는 “후성유전학적 코드(Epigenetic code)”의 개념으로 발달하였다[2]. 포유류에서 후성 유전적 조절은 발달, 세포 분화 및 증식과 같은 다양한 과정에 매우 중요하다. 상황별 유전자발현 프로그램과 세포 표현형의 기초가 되는 후성 유전적 기전에 대한 이해로 인간 건강 및 질병의 치료 등과 관련한 다양한 의미를 부여할 수 있을 것이다.
기본적으로 후성유전체학(epigenomics)은 이름에서도 알 수 있듯 염색질 구조의 영향에 대한 연구가 목적이다. 염색질 접힘(folding) 및 핵 기질에 대한 부착(attachment to the nuclear matrix), 뉴클레오좀(nucleosome) 주위의 DNA packaging 및 히스톤 tail의 공유 변형(아세틸화, 메틸화, 인산화, 유비퀴틴화) 등이 포함된다. 후성 유전체는 세포 유형마다 다를 수 있으며, 각 개별 세포에서 염색체의 핵 구조를 구성하고, DNA에 대한 전사인자(transcription factor) 접근을 억제 또는 촉진하고, 유전자발현을 매개함으로써 다양한 방식으로 유전자발현을 조절할 수 있다. 따라서 후성유전체학은 염색질 구성 요소 또는 유전자조절에 대한 포괄적인 분석을 설명하는 데 유용할 것이다. 또한 강력한 환경 자극 및 이전 세대의 경험에 대한 반응으로 유전자발현 및 유전적 변화(부모의 경험이 자손의 행동에 영향을 미치는 경우)와 같은 서로 다른 시간에 따라 각인된 유전 기전을 설명하는 데 이용되고 있다.
2000년 중반에 최초로 대규모 차세대 시퀀싱(Next generation sequencing) 플랫폼이 등장하면서 게놈 연구에 혁명이 시작되었다[3]. 방대한 양의 DNA를 시퀀싱(염기서열분석)할 수 있는 능력은 많은 시료의 전체 게놈 또는 특정 표적 게놈 영역을 정확하고 심층적으로 분석할 수 있게 하여 광범위한 응용 분야의 지속적인 개발 및 개선으로 이어지고 있다. 이러한 발전을 토대로 후성유전학 연구그룹들은 NGS와 후성 유전적으로 변형된 게놈 영역을 포착하는 개발을 통하여 연구 영역을 새롭게 확립하였다. NGS 플랫폼의 주요 장점은 포괄적이고 광범위한 결과 영역을 제공하여 조사자가 제한된 마이크로어레이(micro-array) 플랫폼에서 벗어날 수 있다는 것이다. 다른 유전체학 분야와 마찬가지로 후성유전체학도 생물정보학에 크게 의존하고 있다. 분자 수준에서 후성 유전체의 기전을 연구할 수 있는 핵심은 기존 오믹스 데이터베이스에 쉽고 강력한 간소화된 기술을 이용한 접근에 달려 있다. 이를 통하여 DNA 메틸화, 염색질 동역학 및 접근성, 발현을 통합하는 후성 유전체의 궁극적인 큰 그림을 만들 수 있게 되었다. 본 분석물은 분자생물학자가 후성유전체를 연구하기 위해 만들어진 다양한 최신 첨단 오믹스 기술 개발에 대해 논의하고 질병 등과 관련된 활용에 대해 알아보고자 한다.
 

• 연구책임자 : 윤창호
• 주관연구기관 :
• 발행년도 : 20220420
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Ⅳ. 연구개발결과 1. 저선량률 방사선이 고선량률 방사선에 비해 초기 spermatogenesis 단계에 더 큰 영향을 줄 수 있음을 qRT-PCR과 FACS 방법에 의해 확인함 2. Intestine에서 저선량 방사선 특이적으로 발현이 조절되는 두 유전자 (G6PC2, MUC6)의 발현이 장내 염증 환경에 의해서도 조절될 수 있음을 확인함 3. 방사선의 조사에 의해 EVs의 분비가 조절될 수 있음을 확인함 (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 이창근
• 주관연구기관 : 동남권원자력의학원
• 발행년도 : 20220100
• Keyword : 1. 저선량 방사선;선량률;정자발생단계;소장;세포바깥소포체; 2. low-dose radiation;dose-rate;spermatogenesis;Intestine;extracellular vesicles;

IV. 사업결과 교육 운영 및 대외협력 분야에서는 ‘ 20년 이후 지속되고 있는 코로나-19 확산 상황 속에서 비대면 온라인 방식의 교육 운영 및 회의 개최를 적극적으로 수행하였다. 국제교육으로는 일본 ISCN과 AP-CIT 온라인 훈련과정을 공동으로 개최하였으며 원전 신흥도입국을 대상으로 IAEA 국가계량관리체계 ( SSAC ) 온라인 국제교육을 개최하였다. 또한, 국내 핵비확산·핵안보 이해증진교육을 총 11회 개최하여 175명의 교육생을 배출하였으며 미래세대의 핵비확산 인식 제고 및 문화 확산을 위해 초·중·고등학생을 대상으로 핵비확산 문화 확산 교육기부사업을 추진하였다. 양질의 교육훈련 프로그램 제공을 위하여 물리적방호시스템 기반 사이버보안 교육 프로그램 및 실습장비를 개발하였으며 IAEA 사이버보안 국제교육 온라인 교육환경 구축에 참여하였다. 또한, 일반인을 대상으로 하는 알기쉬운 원자력통제 교재를 개발하고 유명 유튜버와의 협업을 통해 이해증진용 원자력통제 동영상을 제작하여 게재하였다. 교육 관련 대외협력으로 한-미 PCG 협력을 통해 INSA 사이버보안 국제교육 프로그램을 개발하고 있으며 국내외 유관기관과의 협력을 통해 수요 맞춤형 교육기획안을 수립하였다. 또한, IAEA NSSC 연례회의에 참석하고 ARN+1 연례회의를 개최하여 국제 교육훈련센터 협의체와의 협력 채널을 지속적으로 유지하였다. 원자력안전규제 인력양성 사업 추진과 관련하여 원안재단과 KINS와의 협력을 통해 원자력안전 규제기관 현장교육을 기획하고 개최하였다. 교육 인프라 고도화를 위해 INSA 중장기 발전전략을 수립하고 품질경영시스템 ( ISO 9001 : 2015 ) 인증을 유지를 위한 사후관리심사를 수심하였으며 교육 분야 특화 국제표준인증 ( ISO 21001 : 2018 ) 추가 취득을 위한 계획을 수립하였다. 온라인 교육운영을 위한 HTML5 기반 이러닝 콘텐츠 신규과목 3종 및 영문 콘텐츠 6종을 개발하였으며 멀티미디어실의 효율적인 유지관리를 위하여 사이버보안 교육시스템 및 네트워크 장비 유지관리 용역을 착수하였다. 또한, 사회적 거리두기가 유지되고 있는 상황 속에서 교육 수요에 대응하고자 온라인 교육 운영을 위한 INSA 화상강의 스튜디오를 구축하여 활용하였다. (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 신동훈
• 주관연구기관 : 한국원자력통제기술원
• 발행년도 : 20220100
• Keyword : 1. 핵비확산;핵안보;국제교육;국제핵안보교육훈련센터;교육 기획/운영;인프라 개선; 2. Nuclear Nonproliferation;Nuclear Security;International Training;INSA;Training Planning/Management;Infrastructure Improvement;