□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 Morin을 이용하여 세 가지 유형의 대표적 유방암 세포 모델(에스트로겐 수용체 양성, 삼중음성 및 HER2 과발현)에서 전이활성 및 생존, 유방암 치료의 주요 표적인자에 미치는 효능과 그 작용기전을 분석하여 맞춤형치료 전략을 수립한다. 또한 소형 동물모델을 이용하여 치료효과를 검정하여 기존 유방암 치료기술의 한계를 극복한다. ○ 전체 내용 ● 유형별 유방암세포에 대한 독성 및 암의 전이 등에 미치는 효능 평가 : 세포독성 평가 (SRB assay) : 전이활성 평가(Wound healing assay, Invasion assay, MMP-9의 활성 및 유전자 발현 분석, uPA/uPAR 발현 분석) ● 유형별 유방암세포에 대한 전이 및 성장에 미치는 효능에 대한 기전 분석 : 전이인자 발현 조절 기전분석(MAPK, Akt 등의 신호전달인자의 인산화 등) : 신호전달 단백질(MAPK, Akt 등)의 저해제(inhibitors)의 처리에 따른 작용기전 분석 : Nuclear fractionation을 통한 전사인자의 발현 및 활성 분석 ● 유방암 치료표적인자(ERα 및 HER2)의 발현에 미치는 효능 평가 : ERα 및 HER2의 발현 변화분석(Western blotting) : 하부인자 및 신호전달 인자의 발현 또는 인산화 변화 분석 : 세포 생존, DNA 손상, DNA 수선 인자 등의 인산화 및 발현변화 분석 : 세포사멸 인자의 발현, 세포주기 변화 및 세포주기 조절인자의 분석 : Immunocytochemistry를 통한 DNA 손상인자 발현분석 ● 항암제 내성 유방암세포에 대한 효능평가 및 기전 분석 : 항암제 내성 유방암세포에 대한 세포독성 평가(SRB assay) : 세포사멸 인자의 발현 변화 분석 : Flow cytometric analysis를 통한 세포사멸기전 분석 : 세포주기 분석 및 관련 인자발현 분석, 세포생존인자 및 DNA 수선 인자의 발현 변화 분석 ● 실험동물을 이용한 항암효능 및 항전이효능 평가 : Balb/c nude mouse를 이용한 tumorigenesis : Pathological analysis □ 연구개발성과 정성적 성과 - Morin이 유형별 유방암세포에서 항전이 효능을 가짐을 입증하고, ER 양성 유방암세포인 MCF-7에서는 Akt/GSK3β 기전을 통해 항전이 활성이 조절됨을 증명 - Morin의 삼중음성 유방암세포의 치료를 위한 후보 소재로서의 활용 가능성을 입증하고, MDA-MB-231 세포를 통해 삼중음성 유방암에서의 항암활성이 cell cycle arrest를 매개하여 작동함을 확인함 - HER2 과발현 유방암 세포인 SK-BR-3 세포를 통해 morin이 HER2의 표적화를 통한 항암활성을 apoptosis와 autophagic cell death 기전을 통해 나타낼 뿐만 아니라 전이활성도 억제할 수 있음을 입증함 - Morin이 삼중음성 유방암의 치료에 사용되는 doxorubicin의 항암활성을 FOXM1과 EGFR1 기전 저해를 통해서 향상시킴을 입증함 -Morin이 항암제 내성 유방암세포 대한 항암활성도 가짐을 입증 정량적 성과 - SCI(E)논문: 5편 발표, 2편 준비 중 - 학술대회 발표: 국내 2편, 국제 6편 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 : 유방암 치료효율 개선을 위한 치료전략 수립을 위한 근거자료로 활용 : 전임상 및 임상 연구를 위한 기초자료로 활용 : 다양한 질환에 대한 morin의 약리활성 검증을 위한 연구 자료로 활용 : 유방암 및 기타 다양한 암의 치료를 위한 소재개발에 활용 : 기존 항암제의 한계성 극복 및 새로운 치료전략 수립을 통한 유방암의 치료효율 개선 : 저렴한 의약용 신소재의 공급으로 국민 보건비 지출 경감과 그에 따른 의료복지 증대 및 가게 지출경감 : Morin을 이용한 다양한 식의약품 개발로 부가가치 창출로 관련 산업에 대한 관심 증가 및 투자, 고용창출 효과 기대 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 남경수
• 주관연구기관 : 동국대학교
• 발행년도 : 20220600
• Keyword : 1. 유방암;전이;암치료;모린;세포사멸; 2. Breast cancer;Metastasis;Cancer therapy;Morin;Cell death;

□ 연구개발 목표 및 내용 ■ 최종 목표 기존보다 정확하게 장기간에 걸친 노화를 예측하는 Cyber Physical System 도입 ■ 전체 내용 실험 데이터를 재료 특성의 관계를 규명하는 분석 모델 및 수치 모델을 개발하고, 열화의 자동 탐지 및 분류를 위한 딥 러닝 기법을 이용하여 기존 방식의 실험보다 정확하게 장기간에 걸친 노화를 예측하는 Cyber Physical System를 도입한다 □ 연구개발성과 2 종류의 시스템 개발, 통계적 거동에 대한 최적화 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 재료의 열화에 의한 재료의 변형과 parameter의 변화를 검사할 작은 device 및 시스템의 개발로 통계적으로 열화 정도를 판단하고 재료의 남은 수명을 빠르게 진단하여 원자력발전소와 같은 주요 기기에 대한 신뢰도를 확보하고 이용 기간을 수치에 기반하여 합리적으로 연장할 수 있다. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : Matte Kishore Babu
• 주관연구기관 : 성균관대학교
• 발행년도 : 20220600
• Keyword : 1. 미세구조 결함;자기 특성;비파괴평가;사이버 물리적 접근법;철강구조물 안전; 2. Microstructural defects;Magnetic properties;Nondestructive evaluation;Cyberphysical approach;Steel structure safety;

연구목적 2020년 초부터 코로나19가 확산되고 장기화됨에 따라 국내 공공의료기관들 중심으로 감염병 관리병원으로 지정되면서 지역사회 내 환자들의 의료이용 및 의료전달체계에 많은 어려움이 발생함. 따라서 감염병 시기에 지역사회 공공보건의료 대응체계에 기반 한 효과적인 암환자 관리(암검진 대상자, 치료중인 암환자, 호스피스 대상 말기환자 등)를 위한 제도적 보완 및 정책을 개발하고자 함. 연구방법 첫째, 지역암센터 암환자 관리체계의 코로나19 영향 분석은 국내․외 관련 자료를 수집하고 검토하였음(관련 지침, 문헌 고찰, 홈페이지 검색, 내부통계자료 분석 등). 둘째, 암환자의 의료이용행태 등 코로나19 영향 현황 분석은 국내․외 관련 자료를 수집하고 검토하였음(관련 지침, 문헌 고찰, 홈페이지 검색, 최신 기사, 국가 및 내부통계자료 분석 등). 셋째, 암전문의료기관 중심 의료진, 암환자, 호스피스 실무자 대상으로 대면 또는 비대면 면접조사를 실시하였음. 넷째, 가정호스피스 이용 환자 및 가족 대상 요구도 조사는 암환자 및 가족 대상 온라인 커뮤니티(아름다운 동행)에서 주제어를 검색하여 내용을 분석하였음. 연구결과 첫째, 지역암센터 암환자 관리체계의 코로나19 영향 분석 주요 결과는 다음과 같음. 코로나 19 발생 후(2020년)에 신규 암등록 환자수, 암등록 입원환자의 평균재원일수, 입원 암환자의 실인원당 항암/방사선요법 시행횟수, 암등록 응급실환자수는 감소하였음. 반면에 암등록 환자의 퇴원자수, 암등록 입원환자 중 수술환자수, 암등록 외래환자수 비율, 외래 암환자의 실인원당 항암/방사선요법 시행횟수, 암등록 환자의 타 의료기관 전원환자수는 증가하였음. 둘째, 암환자의 의료이용행태 등 코로나19 영향 현황 분석 주요 결과는 다음과 같음. 코로나19 발생 후(2020년)에 암검진 대상자 및 국가 암검진사업 대상자의 전체 수검률은 감소하였음. 코로나19 발생 후(2020년)에 신규 중증암등록환자 등록인원수, 신규 중증암등록환자 중에서 1년간 실제 진료받은 환자수, 신규 중증암등록환자의 진료실인원당 내원일수는 감소하였음. 반면에 신규 중증암등록환자의 진료실인원당 급여일수는 증가하였음. 셋째, 암전문의료기관 의료진, 암환자, 호스피스 실무자 대상 면접조사 주요 결과는 다음과 같음. 암전문의료기관 의료진은 코로나19로 인한 발열 암환자 관리, 발열 암환자의 응급실 진입의 문제점, 응급실 내 발열 병동 운영의 문제점, 비대면(원격) 진료의 문제점 등을 지적하였음. 암환자는 응급실 이용의 어려운 점, 입원 치료의 어려운 점, 코로나19로 인한 현재 암관리의 어려운 점 등을 지적하였음. 호스피스 실무자는 호스피스 전문의료인력 및 보조인력의 양적 증대, 자원봉사자 관리와 지원체계 마련, 호스피스 인식개선을 위한 홍보, 호스피스전문기관 확대, 다학제적 팀 기반 호스피스 전문인력의 업무체계 재정비 등을 지적하였음. 넷째, 가정호스피스 이용 환자 및 가족 대상 요구도 조사 주요 결과는 다음과 같음. 가정에서 응급상황 시 즉각적인 의료서비스 지원, 가정 내 가족 돌봄제공자의 돌봄지원안 확대, 말기암환자가 가정에서 임종을 맞이할 경우에 대한 절차 안내와 지원 서비스 등이 필요함을 제시하였음. 다섯째, 감염병 상황에서 체계적인 암환자 관리를 위한 대안으로 지역암센터의 조직 개편 및 기능 변화, 지역암센터의 자원 확보 체계 마련, 지역암센터의 시설 확충 필요 등을 제안하였음. 또한 가정호스피스 대상자에 대한 타제도 연계방안 등을 제안하였음. (출처 : 요약문 13p)

• 연구책임자 : 이상일
• 주관연구기관 : 충남대학교
• 발행년도 : 20220200
• Keyword : 1. 감염병 상황;암환자;전원/관리체계; 2. Pandemic;Cancer Patient;Transference/Management system;

연구개발 목표 및 내용 최종 목표 ㅇ 주변국의 흑연감속로에 대한 핵물질의 확산, 불법이전 등에 대한 우려를 정량적으로 평가할 수 있는 핵물질매력도(FOM, Figure of Merit) 평가 ㅇ 전산코드를 활용한 영변 흑연감속로의 핵물질 발생량 추정 ㅇ 주변국의 핵주기 공정단위에 대한 물질수지평가를 통한 핵물질 종합 보유량 산출 방법론 개발 ㅇ 물질수지평가 공정별 추정 산출 핵심 알고리즘을 활용한 “핵주기 공정별 발생량 추정 프로그램” 개발 전체 내용 ㅇ 주변국 사용후핵연료에 대한 핵물질매력도를 평가 - 방법론 조사 및 적용 방법 도출 ㅇ 흑연로 연소도 모델링을 통한 핵물질 발생량 추정 - 핵물질 재고 평가기술 개발 ㅇ 핵물질 매력도 평가를 이용한 핵물질 검증 방법론 제안 - 핵물질 매력도 평가를 위한 알고리즘 개발 및 연산도구 개발 ㅇ 주변국 원자력시설의 세부자료 수집 - 주변국 핵연료 주기에 해당하는 시설 목록, 세부 정보 파악 ㅇ 핵주기 시설 단위 공정도 선정 - 핵연료 주기의 각 단계에 해당하는 시설 공정도 선정 - 주변국 원자력시설과 유사한 해외 시설의 세부 공정도 수집 - 물질수지평가시 산출량의 차이는 다양한 변수 선정 - 공정도의 세부 요소 파악 필요 ㅇ 단위 공정 물질수지평가 ㅇ 주변국 원자력 시설 주요 변수 설정 ㅇ 물질수지평가를 통한 핵물질 발생량 추정 Tool 개발 - 단위 공정별 물질수지평가를 통한 주변국 핵시설 공정에 적용할 핵물질 입력, 출력량 산출식 도출 - 산출 프로그램의 개발 - 단위 공정별 특성 반영 설계 - 주변국 핵주기 흐름도 적용 연구개발성과 ㅇ 원자력시설 해석 및 평가기술 개발 - 원자력시설의 불법 재사용 또는 유사시설의 개발 탐지 평가기술 개발 - 핵물질 매력도 평가 및 모델링을 통한 사용후핵연료 발생량 추정기술 개발 - 주변국 원자력시설 물질수지평가 결과를 바탕 미확인 핵물질량의 예측 - 주변국 원자력시설의 단위 공정도에 대한 물질수지평가 변수 설정 - 물질수지평가의 공정 흐름도 및 프로그램 적용 알고리즘 개발 ㅇ “핵주기 재처리 공정별 발생량 추정 프로그램”의 개발 결과의 S/W 저작권 등록 ㅇ 전문가 인력양성 및 신규 인력 채용 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ㅇ 우리나라의 향후 선진핵연료주기에 대한 핵비확산 측면의 평가에 활용 가능 ㅇ 주변국의 비핵화 검증 작업시 즉각적 대응 도구로 활용 ㅇ 주요국만 보유하고 있는 핵활동 검증 관련 국내 미확보 기술의 및 국가 핵물질 분석 기술 고도화에 기여 ㅇ 주변국의 비핵화에 따른 핵물질 통제권의 선점은 시설의 불능화, 제염, 해체, 재이용 등 경제적, 산업적으로 가치가 높은 시장의 선점으로 이어질 수 있음 ㅇ 시급 현안인 주변국 비핵화 문제 해결을 위한 국내 기술기반 구축으로 미신고 원자력시설 검증을 통한 국민 불안 해소 및 국가 신뢰도 제고 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김기현
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20220100
• Keyword : 1. 비핵화;핵주기;물질수지평가;흑연감속로;핵물질매력도; 2. denuclearization;nuclear fuel cycle;Material balance evaluation;graphite moderated reactor;nuclear material attractiveness;

연구개발 목표 및 내용 최종 목표 핵수용체의 리간드를 활용한 adult neurogenesis 조절인자를 발굴하여 불안/우울장애의 증상 개선 전체 내용 [1차년도] 고아핵수용체에 의한 adult neurogenesis 조절 세부 기전 규명 1. Adult neurogenesis 증가 실험동물 모델 구축: 규칙적인 운동, 항우울제 (Fluoxetine) 투여 2. 비정상적 Adult neurogenesis 패턴의 실험동물모델 구축: LRRK2G2019S Tg mouse 3. 비정상적 Adult neurogenesis (LRRK2G2019S) 소견 실험동물의 neurotrophic factor 조절 기전 분석 [2차년도] 핵수용체에 의한 adult neurogenesis 조절 세부 기전 규명 및 비정상적인 adult neurogenesis 소견을 보이는 불안 우울장애 실험동물 적용 평가 1. 핵수용체 ERRγ ligand GSK4716의 Neurotrophic factor 신호 평가 2. 항우울제 투여에 의해 증가한 adult neurogenesis 관련 Neurotrophic factor 신호 평가 3. 신경독소로 인해 유발된 불안/우울장애를 보이는 실험동물에서 neurogenesis 병리패턴 평가 [3차년도] 핵수용체 리간드를 이용한 불안/우울장애 실험동물의 행동 개선 평가 1. PPARγ agonist Pioglitazone에 의한 adult neurogenesis 조절 효과 2. 항우울효과 평가에 활용 가능한 in vitro 모델 구축 연구개발성과 SCI급 논문 2편 게재, SCI급 논문 1편 게재 준비중, 학술대회 논문 발표 1회 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 1. Adult neurogenesis 조절 기전에 대한 이해 증진 및 불안/우울장애 치료의 신규타깃 제시 - 비정상적 adult neurogenesis 소견을 보이는 실험동물모델을 활용하여 불안/우울장애 외에도 다른 신경정신질환이나 인지, 기억 등과 관련된 퇴행성뇌질환 등 여러질병의 치료제 검증. - 본 과제 수행으로 발굴한 Adult neurogenesis의 조절인자 핵수용체 ERRγ 와 PPARγ ligands를 여러 질병의 신규 치료 타깃 적용 가능성을 평가함. 2. Structure based virtual screening system과 reporter gene assay 기반의 세포분석시스템을 활용하여 신규 핵수용체 ligands 및 그 유사구조물질을 발굴하여 새로운 약물 타깃 및 약효 물질 발굴을 위한 기초 자료를 제공함. 3. Serotonin reuptake 활성 평가 in vitro model 구축 - 기존에 활용되는 SERT 과발현 in vitro model과 비교하였을 때, 더 생리적인 환경에 가까운 형태의 세포주 모델 (분화유도한 HT22 세포주)을 활용하여 여러 신경정신질환의 핵심 병리기작인 synapse에서 serotonin의 양을 조절할 수 있는 물질의 효능 평가 및 검증에 활용함. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 임주희
• 주관연구기관 : 우석대학교
• 발행년도 : 20220600
• Keyword : 1. 핵수용체;신경생성;불안/우울장애;항우울제; 2. nuclear receptor;adult neurogenesis;anxiety/depressive disorder;antidepressants;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 이용선
• 주관연구기관 : 국립암센터국제암대학원대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 비번역RNA;작은 핵RNA;스플라이싱;암; 2. nc886;noncoding RNA;small nuclear RNA;splicing;cancer;

□ 연구개요 본 연구는 유방보형물을 삽입 후 방사선 치료가 진행되었을 때 무세포 동종 세포의 역할 및 이상적 수술 방법 확인을 위한 연구였다. 먼저, 유방보형물을 이용한 동물모델을 확립하고 구형구축을 유발할 수 있는 최적의 방사선 농도를 확인하였다. 이후 보형물이 접촉하는 조직의 종류에 따라 피막의 형성 및 구형구축의 발생율이 달라질 수 있음을 확인하였고 근육의 사용이나 접촉 없이 무세포동종진피로 보형물을 최대한 감싸는 형태가 방사선으로부터 피해가 가장 적은 것을 확인할 수 있었다. 또한 무세포 동종진피의 세척 및 소독과정에서 멸균 효과가 가장 뛰어난 소독용액을 확인하고 이를 임상에서 사용할 수 있는 기반을 마련하였다. □ 연구 목표대비 연구결과 유방보형물 동물 모델을 만들고 적정량의 방사선 조사량을 확인하여 동물모델에서 방사선 조사를 통한 구형구축을 현상을 재현하였다. 본 연구의 1차 목표인 최소치사량이면서 최대조사량 확인을 위한 과정을 거쳤고 35Gy를 5회 분할하여 조사한 형태가 최대한 구형구축을 유발하면서도 쥐에 치사량에 도달하지 않는 이상적 조사량으로 확인되었다. 2차 목표인 방사선 조사 시 피해가 최소화 될 수 있는 수술 방법을 찾기 위한 연구를 수행하였다. 근육이나 흉벽 등과 달리 무세포동종진피와 접촉한 부분은 피막의 형성과 염증의 형성이 적어 방사선 조사 상태에서 구형구축의 가능성이 낮은 것으로 확인되었다. 따라서 방사선 조사시 무세포동종진피의 보호 효과가 있는 것으로 입증되었기에 무세포동종진피로 보형물을 완전히 감싼 형태가 방사선으로부터 보호 효과가 가장 큰 것을 확인할 수 있었다. 또한 본 연구를 위해 사용한 무세포동종진피에서 발생하는 균 오염을 제거하기 위해 세척 용액의 멸균 효과에 대한 연구를 추가로 진행하였다. 이는 1,2차 목표를 달성 후 추가적 연구 성과를 위해 진행하였다. 무세포동종진피에 유방보형물 수술 중 가장 많이 오염되는 MSSA, MRSA, S. epidermidis 세균을 배양시킨 후 이를 10% povidone-iodine, 0.5% chlorhexidine, antibiotics, taurolidine에 30분간 세척하였고 이 실험을 통해 조직의 변형 없이 통계적으로 의미 있는 멸균 효과는 10% povidine-iodine 과 taurolidine solution에서 효과가 있는 것을 확인할 수 있었다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 현재 임상에서 유방보형물의 삽입하는 수술 방법에서 특히 방사선 조사가 예상될시에 무세포동종진피로 보형물을 완전히 싸고 이를 근육위로 삽입하는 것이 방사선 조사로부터 피해가 최소화 될 수 있다는 것을 확인하였다. 이를 통해 현재 시행되고 있는 새로운 임상 수술 방법의 유효성에 대한 기초 근거를 마련하게 되었다. 또한 유방보형물 재건 동물 모델을 확립하였고 구형구축을 만들기 위한 이상적 방사선 조사량도 확인하였다. 이를 통해 구형구축과 및 방사선 관련된 연구에서 관련 치료제나 약물을 적용하는 연구에 이를 적용할 수 있는 기반을 마련하였다. 또한 무세포동종진피의 이상적 세척 용액의 유효성에 대한 근거를 마련하였다. 실제 임상에서 균오염에 취약하여 무세포동종진피의 세척 방법에 대한 가이드라인을 제시할 수 있게 되었고 이를 통해 보형물 재건 수술 후 감염 발생의 감소를 기대할 수 있게 되었다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 한현호
• 주관연구기관 : 서울아산병원
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 보형물;유방재건;방사선치료;구형구축;무세포동종진피; 2. implant;breast reconstruction;radiation therapy;capsular contracture;acellular dermal matrix;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 ● 딥러닝 기술을 이용해 짧은 시간 동안 획득한 신호대잡음비가 낮은 핵의학 영상으로부터 신호대잡음비가 우수한 긴 시간 영상을 생성하고, 제한된 각도 샘플 데이터로부터 전체 각도 샘플 데이터를 생성하며, CT 영상 없이 핵의학 영상만을 이용해 감쇠보정맵을 생성할 수 있는 기술 개발 ○ 전체 내용 ● 짧게 촬영한 핵의학 영상으로부터 일반 영상을 생성할 수 있는 딥러닝 구조 개발 ● 제한된 각도 샘플 데이터로부터 전체 각도 샘플 데이터를 생성할 수 있는 딥러닝 구조 개발 ● 핵의학 영상으로부터 감쇠보정맵을 생성할 수 있는 딥러닝 구조 개발 ● 딥러닝으로 생성한 감쇠보정맵 활용 방법 구축 ○ 1단계 ◎ 목표 ● 딥러닝 기술을 이용해 짧은 시간 동안 획득한 신호대잡음비가 낮은 핵의학 영상으로부터 신호대잡음비가 우수한 긴 시간 영상을 생성하고, 제한된 각도 샘플 데이터로부터 전체 각도 샘플 데이터를 생성하며, CT 영상 없이 핵의학 영상만을 이용해 감쇠보정맵을 생성할 수 있는 기술 개발 ◎ 내용 ● 짧게 촬영한 핵의학 영상으로부터 일반 영상을 생성할 수 있는 딥러닝 구조 개발 - 짧게 촬영한 뇌 PET 영상으로부터 일반 영상을 생성할 수 있는 U-net 기반의 CNN 구조 개발 - 영상 필터를 이용해 짧게 촬영한 PET 영상의 신호대잡음비 향상 방법 구현 - 딥러닝 결과 영상에 대한 정량적 성능 평가 방법 구축 - 개발한 딥러닝 구조의 성능평가 및 영상 필터로 처리한 영상과 비교평가 ● 제한된 각도 샘플 데이터로부터 전체 각도 샘플 데이터를 생성할 수 있는 딥러닝 구조 개발 - 제한된 각도 샘플 SPECT 데이터로부터 전체 각도 샘플 데이터를 생성할 수 있는 CNN 구조 개발 - 전체 각도 샘플 데이터를 복원하기 위한 영상처리방법 구현 - 딥러닝 기술과 영상처리방법으로 복원한 각도 샘플 데이터 비교평가 ● 핵의학 영상으로부터 감쇠보정맵을 생성할 수 있는 딥러닝 구조 개발 - 뇌 PET 영상을 이용해 감쇠보정맵을 생성할 수 있는 CNN 구조 설계 - CT 영상을 이용해 감쇠보정맵을 생성하는 방법 구축 - 딥러닝 결과 영상에 대한 정량적 성능 평가 방법 구축 - 딥러닝과 CT로 생성한 감쇠보정맵 비교 평가 ● 딥러닝으로 생성한 감쇠보정맵 활용 방법 구축 - 딥러닝 기술로 생성한 감쇠보정맵을 이용하여 감쇠보정된 영상을 생성하는 방법 구축 □ 연구개발성과 ● 짧게 촬영한 핵의학 영상으로부터 일반 영상을 생성할 수 있는 딥러닝 네트워크, 제한된 각도 샘플 데이터로부터 전체 각도 샘플 데이터를 생성할 수 있는 딥러닝 네트워크 및 핵의학 영상으로부터 감쇠보정맵을 생성할 수 있는 딥러닝 네트워크를 성공적으로 개발하였음 ● SCIE 논문게재 3편, 국제 학술대회 발표 6건, 국내 특허출원 2건, PCT 특허출원 1건 등의 성과를 달성하였음 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ● 짧게 촬영한 핵의학 영상으로부터 일반 영상을 생성하거나 제한된 각도 샘플 데이터로부터 전체 각도 샘플 데이터를 생성할 수 있는 딥러닝 네트워크를 개발함으로써 촬영시간을 크게 단축시켜 검사비용을 대폭 줄일 수 있을 뿐만 아니라 환자 움직임에 의한 영상품질 저하 요인을 원천적으로 감소시킬 수 있음 ● CT 영상 없이 뇌 PET 영상만으로 감쇠보정맵을 생성함으로서 CT 촬영으로 인한 추가 방사선 피폭을 방지할 수 있음 ● 딥러닝을 이용한 피폭 저감 및 검사시간 단축 기술은 질병진단과 치료효과 모니터링 과정에서 발생하는 반복검사로 인한 환자의 경제적 부담을 완화시키고 고령 환자부터 방사선 피폭에 민감한 소아환자 및 폐소공포증 환자까지 환자영역을 확대함으로써 새로운 시장 발굴과 의료영상 분야의 경쟁력향상에 이바지하여 의료기관 및 의료기기 기업의 고부가가치 창출에 기여할 수 있음 ● 4차 산업혁명의 핵심기술인 인공지능 기술을 연구개발하고 연구 성과를 수준 높은 국제학술지에 개재하여 관련 분야 학문 발전에 기여하였을 뿐만 아니라, 관련 분야 우수 인력을 양성하였음 ● 개발한 딥러닝 기술은 핵의학 영상기기의 촬영시간 단축 뿐 아니라, MRI 등 타 영상기기의 촬영시간을 단축하는 데에도 활용할 수 있음 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 정진호
• 주관연구기관 : 서강대학교
• 발행년도 : 20220600
• Keyword : 1. 딥러닝;짧게 촬영한 영상;감쇠보정;제한된 각도 단층영상;컨볼루션 뇌 신경망; 2. Deep learning;Short scan image;Attenuation correction;Limited angle tomography;Convolutional neural network;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 방사광 영상기법을 이용한 초기 폐암의 방사광 영상 진단 기술 개발 ◼ 전체 내용 고정밀 고해상도의 3차원 영상 획득이 가능한 방사광 영상기법과 폐암 특이적 생기능성 나노입자를 이용한 폐암의 비침습적 진단 모델을 구축함. ◼ 1단계 ❏ 목표 생기능성 나노입자를 이용한 폐암 표지자의 제작과 염색방법의 개발 ❏ 내용 30nm 크기의 Au, Ag 금속입자와 EGFR L858R, TTF1 antibody를 결합한 생기능성 나노입자의 합성과 폐암조직 내 염색기법을 확인하고 방사광 영상 획득을 계획함. ◼ 2단계 ❏ 목표 초기폐암진단을 위한 방사광 영상획득 모델의 구축과 임상적 응용가능성 검증을 위한 예비실험 계획 수립 ❏ 내용 염색된 폐암조직에 대해 PLS-II와 Photon Factory의 BL14B/C에서 방사광영상을 획득함. □ 연구개발성과 PLS-II 6C BMI와 Photon Factory BL14B/C에서 방사광 영상기법을 이용한 폐암영상 획득 protocol을 구축함. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 본 연구를 통해 방사광 X선을 이용한 폐암 검체의 영상획득 방법을 개선하였으며 PLS-II 6C BMI의 구조 개선을 통한 국내 가속기 기반 의생명 연구역량을 향상시킴. 생기능성 나노입자의 분포와 폐암 검체 내 특정 유전자 변이를 확인할 수 있었으며 또한 해외연구소와의 협력강화를 통해 임상연구로의 발전을 기대할 수 있음. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이은주
• 주관연구기관 : 고려대학교
• 발행년도 : 20220600
• Keyword : 1. 방사광;폐암;진단; 2. Synchrotron radiation;lung cancer;diagnosis;

연구개발 목표 및 내용 최종 목표 암의 유전자 정보를 바탕으로 방사선에 대한 반응을 예측할 수 있는 기계학습 기반 모델 개발 전체 내용 · 암세포주의 유전자 발현 정보 및 방사선 민감도 분석 · 기계학습 기반 방사선 민감도 예측 모델 및 환경 구축 · 모델 기반의 방사선 민감도에 영향을 끼치는 주요 인자 분석 1단계 목표 암 세포주의 유전자 발현 정보 및 방사선 민감도 분석 내용 · 분석 대상 암 세포주 선정 및 실험 · 암세포주의 유전자 발현 및 방사선민감도 데이터 확보 2단계 목표 기계학습 기반 방사선 민감도 예측 모델 및 환경 구축 내용 · 확보 데이터 기반 기계학습을 위한 데이터베이스 구축 · 기계학습을 위한 GPU-based 환경 구축 · 방사선민감도 예측 모델 구축 3단계 목표 모델 기반의 방사선 민감도에 영향을 끼치는 주요 인자 분석 내용 · 기계학습 모델 최적화, 미지의 암세포주 방사선민감도 예측을 통한 모델 검증 수행 · 방사선민감도 데이터 분석을 통한 방사선민감도 영향 주요인자 분석 및 제안 · 기계학습 모델을 분석하여 방사선 민감도에 영향을 미치는 biological pathway의 분석 및 제안 연구개발성과 · 분석 대상 암 세포주 선정 및 clonogenic assay를 통한 방사선민감도 실험 진행 · CCLE, GE 등 다양한 유전체 데이터베이스로부터 CCLE, NCI-60 등 다양한 암세 포주 집단에 대한 다중 유전체 데이터 확보 · 다양한 기 출판된 논문을 분석하여 특정 조건하에서 보고된 방사선민감도 데이터 확보 – 총 436개의 clonogenic assay (SF2값), 559개의 High-throughput analysis (AUC값) 기반 방사선민감도 데이터 확보 · GPU-based workstation 환경 구축 (TITAN RTX*2) · CNN기반의 방사선민감도 예측을 위한 모델 초기 형태 구축 · 모델 비교 연구를 통한 기계학습 모델의 유형, 형태 및 hyperparameter 최적화 · Folded cross-validation을 통한 모델 평가 및 기존 연구와의 성능 비교 진행 · KEGG BRITE기반의 gene image 제작을 통해 방사선민감도 데이터 자체의 분석을 통한 방사선민감도 유효 영향 인자 도출 및 제시 · KEGG pathway 기반의 gene image 및 Grad-CAM 등의 XAI 기술을 통해 구축한 기계학습 모델을 분석하여 방사선민감도 유효 영향 pathway 도출 및 기 출판된 연구 결과와의 비교 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 · 본 연구로 개발된 기계학습 기반 방사선민감도 예측 모델은 최근 대두되고 있는 adaptive radiotherapy에서의 생물학적 adaptive radiotherapy, 즉 생물학적 방사선민감도의 고려를 통한 방사선치료의 고도화를 가능하게 하는 기초적인 연구가 될 것으로 판단됨 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 정윤선
• 주관연구기관 : 한양대학교
• 발행년도 : 20220600
• Keyword : 1. 기계학습;방사선민감도;유전체;데이터과학;예측모델; 2. Machine Learning;Radiation sensitivity;Genomics;Data Science;Predictive model;