□ 연구개요 - The impacts of the mass uncertainty on the nuclear structure, decay properties, estimated cross sections, and astrophysical calculations were investigated. - Preparations including beamtime proposals, letters of intent, and computer code for measurements of exotic isotopes have been conducted. - Based on this project, graduates students can enhance the knowledges in nuclear astrophysics and skills to prepare experiments. - The results in this project were published in 11 SCIE papers and report in several conferences. □ 연구 목표대비 연구결과 - The half-lives of isotopes have been examined to identify the feasibility of the mass measurements. The sensitivity of the half-lives and cross sections to the nuclear mass of superheavy nuclei have been studied. The results were published in 4 papers [1,2,3,4]. - The studies on the nuclear level density of heavy nuclei related the s-process were experimentally and theoretically performed and reported in 2 papers [5,6]. - The sensitivities of the astrophysical reaction rates to the nuclear mass were studied and reported in 2 papers [7, 8]. - The sensitivities of the beta-decay rates of heavy nuclei, conditions of r-process waiting points, and r-process abundance were investigated. The results were published in 2 papers [9, 10] - A computer code for pre-estimating mass measurements was programmed and report in 1 paper [11]. - The mass measurement for the 65As nuclei was prepared by considering the production yields, mass resolving power, and precision level. The results are in the preparation for submitting to an SCI journal. - Two letters of intent have been submitted to TITAN and RAON facitlities. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) - The results, which were reported in 11 SCI papers, provide useful information not only for nuclear astrophysical understanding but also for precise mass measurements at RI beam facilities. - The computer code is helpful for estimating the feasibility of the precise mass measurements at MR-TOF mass-spectrometer laboratories. (source : summary of research results 2p)

• 연구책임자 : NGUYEN NGOC DUY
• 주관연구기관 : 성균관대학교
• 발행년도 : 20220400
• Keyword : 1. 이국적인 핵;rp-프로세스;핵합성;질량 불확실성; 2. exotic nuclei;MR-TOF;rp-process;nucleosynthesis;mass uncertainty;

□ 연구개요 두경부암(침샘암, 후두암)은 조기발견이 어렵고 수술 및 방사선 치료 후 구강건조증과 같은 많은 기능장애를 유발한다. 구강건조증에 적용하는 타액 분비제인 필로카핀(pilocarpine) 또는 cevimeline는 치료반응율이 50% 이하이며 발열, 오심, 무기력증과 같은 부작용이 발생하여 장기간 사용이 어렵다. 이로 인하여 타액 분비제를 투여하지 않고 구강건조증을 치료하고자 하는 연구들이 이루어지고 있으며 특히, 세포치료제를 활용한 재생치료 연구가 진행되고 있으며 주로 성체 줄기세포를 침샘으로 분화시키거나 침샘의 primary cell을 hydrogel이나 matrigel과 혼합하여 3차원 복합체 상태로 병변에 이식하여 조직을 재생시키고자 하는 연구가 이루어지고 있으나 부분적인 구조의 개선은 보이나 완전한 침샘 구조 및 침 분비와 같은 기능적인 재생효율이 낮다는 한계점이 있다. 본 연구에서는 손상된 침생의 완전한 구조적 재생 및 침샘 분비 개선을 위한 재생치료제 개발을 위해서 환자의 자가 침샘 줄기세포를 이용하여 만든 오가노이드를 활용하고자 한다. □ 연구 목표대비 연구결과 ⦁ 마우스 침샘 조직에서 줄기세포를 분리하여 오가노이드를 형성함. 오가노이드는 계대배양을 거듭할 수 있었고, 시간에 따라 자연적으로 침샘 특이적인 분화 마커가 발현하는 것을 통해 분화능을 확인함 ⦁ 사람 침샘 조직에서 줄기세포를 분리하여 오가노이드를 형성함. 오가노이드는 분화를 유도한다고 알려진 인자 Isoproterenol의 첨가를 통해 분화능을 확인함 ⦁ 구강건조증을 가진 마우스를 모델링하기 위해 정상 마우스의 침샘 부위에 15gy의 방사선을 조사한 결과 침 분비량이 급격히 떨어지고 침샘의 크기가 줄어드는 것을 확인하여 모델링이 성공적으로 이루어졌음을 증명함 ⦁ 구강건조증 마우스 모델에 마우스 침샘 오가노이드를 이식한 결과 손상을 입은 침샘에 생착과 분화가 이루어졌고, 침 분비량이 늘어난 것을 확인할 수 있었음 ⦁ 사람 오가노이드를 면역력 결핍 마우스인 nsg에 이식한 결과 줄기세포가 침샘에 잘 생착된 것을 확인하여 이식을 통한 구강건조증 개선에 대한 가능성을 보여줌 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구는 환자의 조직에서부터 유래한 오가노이드 제작을 통해 맞춤형 치료기술 개발에 기여함. 성체줄기세포의 nich를 모사하여 오가노이드를 제작하기 때문에 조직 재생, 바이오마커 발굴뿐만 아니라 신약 스크리닝, 유전자 치료 등을 위한 플랫폼 기술에도 활용이 가능함. 또한 성체줄기세포-오가노이드 제작 기술에 근거한 다양한 조직 재생 관련 연구 개발에 기여함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 전덕희
• 주관연구기관 : 차의과학대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 구강건조증;침샘;오가노이드;비임상 시험;임상시험계획 승인; 2. xerostomia;salivary gland;organoid;preclinical;IND;

□ 연구개요 화학 변화 과정에서 거치는 비-단열 효과가 큰 영역에서의 전자-밀도 분포의 알짜변화를 아-펨토-초(~0.1 femtosecond) 수준까지 다루어, 화학 결합에서의 미시적 변화를 좀 더 세밀하게 이해하는 것이 주요 목표다. 이를 위하여 일반적인 양자화학 계산에서 제공하는 단열(adiabatic) 전자상태 에너지들(PESs)만을 사용하여 비-단열 짝지음-항들(NACTs)을 구하고, 이들 NACTs를 사용하여 비-단열 전자상태(non-adiabatic electronic states)를 구하는 반-자동 과정을 확립(개발)한 후, 이를 바탕으로 원자핵의 거동을 나타내는 원자핵 양자파속의 시간전개를 다루는 이론 방법을 적용한다. 이론모사 연구결과를 실험으로 직접 비교 검증하기 위하여, 양방향으로 짝지어진 양성자-짝진 전자-이동 (PCET) 과정에 적용하여, 양성자-전달(PT)과 전자-전달(ET) 과정 사이의 갈래-비(branching ratio)와 광-전자 스펙트럼에 대한 예측 자료를 제시하는 결과를 산출한다. 이러한 이론방법을 일반적인 다-원자 분자계의 다-차원 공간(multi-dimensional space) 다중 전자상태(multi-electronic states)에 다양하게 적용한다. □ 연구 목표대비 연구결과 일반적인 양자화학 계산프로그램들(ab initio program packages)에서 제공하는 단열 (adiabatic) 전자상태 에너지들(PESs)만을 사용하여 비-단열 짝지음-항들(NACTs)을 구하고, 이들 NACTs를 사용하여 동력학 경로 전체 구간에서의 비-단열 전자상태 (non-adiabatic electronic states)를 구하는 반-자동 과정을 수행하는 보조 프로그램 (utility program)을 개발하고, 이를 원자-핵 양자-파속 시간-전개 (nuclear quantum wavepacket time-propagation) 이론 연구에 활용하는 실제 과정은 확립하였다. 위 과정으로 개선된 이론 방법을 양방향으로 짝지어진 양성자-짝진 전자-이동 (PCET) 과정을 포함하는 두 경우(NH3Cl, FHCl)에 적용하여, 비-단열 영역에서 진행되는 아-펨토-초 동력학 과정 세부 정보를 산출하였다. 이들 분자에서의 양방향 PCET과정은 3개의 서로 다른 전자상태들이 밀접하게 상호 작용하는 경우에 해당한다. 이번 이론 연구에서 제시되는 세부 정보들의 신뢰성을 검증할 수 있는 방법에 해당하면서, 실험에서 직접 검출할 수 있는 특성인 양성자-전달(PT)과 전자-전달(ET) 과정사이의 갈래-비(branching ratio)와 광-전자 스펙트럼에 대한 예측 자료를 제시하는 결과를 산출하였다. 본 연구 결과를 바탕으로, 아-펨토초 과정에 대한 실험 연구가 진전될 수 있을 것으로 기대된다. 애초 연구계획에서는 PCET 과정들뿐만 아니라 보다 다양한 화학변화 과정까지 다루는 것을 목표로 하였기 때문에, 저-준위 전자상태들(low-lying electronic states)이 관여될 수 있는 R-NCO 분자들과 SFn (n=1~6) 분자들에 대한 기초 탐색 연구도 진행하였다. 특히 SFn 분자들에서 진행되는 전자-흡착-후-해리(dissociative electron attachment) 과정에 비-단열 동력학 방법을 적용할 수 있는 여지가 많음을 확인하였으며, 추후 이에 대한 추가 연구를 진행할 예정이다. 보다 일반적인 다-원자 분자계의 다-차원 공간, 다중 전자상태에 다양하게 적용하는 연구를 계속 진행할 예정이다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 단열(adiabatic) 전자상태 에너지들(PESs)만을 사용하여 비-단열 (non-adiabatic) 전자상태를 구하는 과정을 진행하는 반-자동 과정을 확립하였기 때문에, 이들을 다양한 분자들에 확대하여 적용할 예정이다. 또한 이러한 과정을 수행하는 기계학습 및 인공지능 방법의 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 한편, PCET 과정에 대하여 본 연구 결과에서 제시하는 양성자-전달(PT)과 전자-전달(ET) 과정 사이의 갈래-비(branching ratio)와 광-전자 스펙트럼에 대한 예측 자료를 실제 실험에서의 결과와 비교하는 연구가 진행된다면, 화학 결합 변화의 핵심 단계에서 전자밀도의 알짜 변화를 아-펨토-초 (~0.5 펨토초) 수준에서 더 자세하게 이해할 수 있고, 이를 바탕으로 화학 변화의 과정을 인위적으로 조절할 수 있는 새로운 방안을 찾을 수도 있을 것으로 기대된다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 백경구
• 주관연구기관 : 강릉원주대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 갈라짐-비율;양성자-짝진 전자 이동;비-단열 효과;비-단열 전자상태;원자핵 양자 파속; 2. branching ratio;proton-coupled electron transfer;non-adiabatic effect;non-adiabatic electronic state;nuclear quantum wavepacket;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 ● 원자력연구개발사업의 중장기 성과분석을 통한 R&D 정책의 효과성 확인 - 원자력연구개발사업의 활용현황을 중심으로 과제특성 및 활용유형을 고려한 효과적 성과분석 체계를 수립하여 수행 ○ 전체 내용 ● 원자력연구개발 결과의 활용도 측정 방법론 개발 ● 연구성과의 연구현장 활용현황 조사 ● 원자력 관련 과기정통부 정책, 지원사업에 대한 종합 분석 ● 연구분야별 대표 연구성과 및 혁신사례 분석 □ 연구개발성과 ● 원자력연구개발 결과의 활용도 측정 방법론 개발 - 사례분석 및 적절성 검토를 통해 원자력분야 결과의 활용 측정을 위한 성과활용조사서, 사업화 성공실패 요인 조사서, 대표성과조사 개발 ● 원자력 분야 주요 4개사업의 성과분석 - 4개 사업의 주요 성과에 대한 정량적 분석 실시(연구비 지원 현황 연구생산성, 목표 달성도 등) - 대표성과 및 우수성과 사례 발굴 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ● 활용방안 - 향후 원자력·방사선 분야 연구개발 투자 방향 설정과 효율성 개선을 위한 참고자료 활용 ● 기대효과 - 원자력·방사선 R&D에 대한 중장기 성과 분석을 통해 원자력 산업 패러다임 변화 대응 현황을 파악함으로써 향후 연구개발 투자 방향 설정의 효율성 및 효과성 제고 - 원자력·방사선 R&D 대표 연구성과 및 혁신사례 도출을 통한 정책 추진 결과 우수성 제고 (출처 : 요약문 3p)

• 연구책임자 : 엄의흠
• 주관연구기관 : 라온넥스텝
• 발행년도 : 20221000
• Keyword : 1. 원자력;방사선;연구개발 성과;성과분석;파급효과; 2. nuclear;radiation;R&D Performance;performance analysis;R&D impact;

□ 연구개요 혁신적/실용적 의료용 마이크로/나노 로봇 개발을 위하여 본 연구 개발에서는 전자기장에 의해 고정밀 표적이 가능하며 국소적 암치료를 위한 열치료/약물 치료를 동시에 할 수 있는 새로운 의료용 마이크로/나노 로봇을 개발함. 또한 로봇의 위치를 검출하기 위해 사용되던 CT, X-ray의 방사선 피폭의 위험성을 피할 수 있는 고안전성의 위치검출 시스템 개발 □ 연구 목표대비 연구결과 연구목표 본 연구에서는 전자기장으로 제어되는 고정밀 표적형 열치료/약물치료가 가능한 의료용 마이크로/나노 로봇 및 방사능 피폭이 없는 마이크로/나노 로봇의 위치검출 시스템을 개발하고자 함. 목표대비 연구결과 본 연구를 수행하면서 목표로 했는 마이로로봇 메커니즘, 제작기술, 제어시스템, 위치검출기능 모두를 개발하였으며 정량적, 정성적 목표를 달성하였음. - 1차년도 연구목표인 기능성 전기방사 장치를 개발하여 열발생 및 약물전달가능한 로봇 소재 및 메커니즘을 구현 하였음. - 2차년도 3차년도 주 목표인 로봇메커니즘과 위치검출 시스템 개발을 완료 - 4차년도 세포실험을 통한 의학적 유효성 검증을 완료 본 연구의 지원으로 2022년 1월, 3월에 주요성과가 논문으로 출판되었음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구성과를 기반으로 의료용 마이크로/나노로봇의 고도화를 위한 후속연구를 추진할 것임. 특히 AI기술 기반의 자동화된 진단 및 치료가 가능한 전자기테라노스틱스 시스템 개발을 추진할 것임. - 본 연구개발성과의 사업화를 추진을 위한 방안을 모색 기대효과 (연구개발의 중요성) - 마이크로/나노 로봇을 활용한 제어,센싱, 진단, 치료의 복합적 기술의 집적화 - 로봇형 내시경, 혈관용 로봇 (능동형 카테터, 스텐트 응용, 혈전제거, 약물전달) 등 다목적으로 적용할 수 있는 인체 삽입형 로봇메커니즘에 관한 원천기술 확보. - 기계공학, 전기공학, 전자공학, 의공학 등 다양한 학문 분야를 포함하는 의료용 마이크로로봇 연구는 새로운 의료 기술 분야를 창출하여 기존 의료기술의 패러다임을 바꿀 수 있는 융복합 의료 신기술임. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김성훈
• 주관연구기관 : 원광대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 전자장 제어시스템;위치검출;능동적 표적치료;열치료 기반 약물치료;마이크로/나노로봇; 2. Electromagnetic control system;Position sensing;Actively targeted therapy;Hyperthermia based chemotherapy;Micro/Nanorobot;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 ○ 제6차 원자력진흥종합계획 수립과 연계한 연구개발부문(원자력, 방사선) 구체적인 추진전략 마련 - 국가 원자력 정책수립, 국제협력 동향 파악 및 분석 등 대내외 정책환경이 반영된 제6차 원자력진흥종합계획 수립에 필요한 기획자료 생산 - 급변하고 있는 에너지 및 원자력 이용 환경을 분석하여 미래 지향적인 원자력 이용개발 전략 마련 추진 ◼ 전체 내용 ○ 원자력 진흥종합계획 수요조사와 연계한 기술수요조사 및 결과분석 ○ 주요 연구개발 분야 선정 및 분야별 중점 프로그램 도출 - (주요 분야) 안전, 환경, 방사선, SMR(Small Modular Reactor, 소형모듈원자로), 미래혁신 등 - (중점프로그램) 분야별 중점프로그램 도출(총 18개 도출) ○ 중점프로그램별 전략과제, 우선순위, 로드맵 등 상세기획 - 산학연 전문가 위원회 구성 및 운영을 통해 상세 기획 비전 및 기본 방향 설정 - 주요 분야별 위원회 운영을 통해 정책 추진전략, 추진전략별 목표, 세부 이행방안 도출 □ 연구개발성과 ○ 과기부․산업부 공동 수립하여 관계부처의 소관사항 추진계획이 상호 연계하는 실효성 있는 원자력진흥종합계획 수립과 연계한 연구개발(원자력, 방사선) 계획 수립 ○ 전문가, 일반인 등의 토론회, 공청회 등의 다양한 의견수렴을 통해 마련되는 미래지향적이고 소통하는 양방향 계획 수립 - 원자력 현안(안전, 사용후핵연료)에 기술적 해법 제시 및 미래 유망기술 적극 발굴 - 시장 변화(대형원전 건설·운영 → SMR·해체) 대응 연구개발 본격 추진 - 원자력 기술의 다목적 응용(수소생산, 우주·해양·극지 등) 및 첨단기술 융합 강화 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 국가 최상위 원자력 진흥정책인 제6차 원자력진흥종합계획의 실천 전략을 수립함에 있어 실행가능성이 높고 구체적인 연구개발전략을 수립함으로써 원자력 R&D가 미래 사회에 기여할 수 있는 보다 현실적인 기틀 마련 ○ 기술적 측면 - 초안 작성 단계부터 관계부처와의 긴밀한 협의를 통해 의견을 반영하여, 원자력분야의 국가 최상위계획인 원자력진흥종합계획의 실행력 강화에 기여 - 미래 고성장이 예상되는 분야를 중심으로 신산업을 발굴하고 원자력/방사선 분야의 지속가능한 성장을 위해 필수적인 핵심 원천기술 확보에 기여 ○ 경제적․산업적 측면 - 장기 비전과 실행력을 갖춘 국가 진흥계획을 제시함으로써 정책 불확실성을 감소시켜 관련 산업계 및 연구계의 효율적인 사업 전략 수립에 기여 - 국가차원에서 해결해야 할 사회·환경문제 중 방사선 기술로 해결 가능한 문제를 파악하고 구체적인 해결방안을 제시하여 국민 삶의 질 향상에 기여 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 강보선
• 주관연구기관 : 한국연구재단
• 발행년도 : 20220700
• Keyword : 1. 원자력진흥계획;원자력연구개발;방사선진흥계획;방사선연구개발;원자력정책; 2. Comprehensive Nuclear Energy Promotion Plan;Nuclear Energy R&D;Comprehensive radiation Promotion Plan;Radiation R&D;Nulear Energy Policy;

□ 연구개요 대양섬에서의 주요 종분화 기작은 적응방산에 의한 분기진화로 알려져 있으나 전체 섬 고유종의 25%에 달하는 섬식물들이 향상진화에 기원하였다고 제시되었으며, 때로는 향상진화가 분기진화보다 더 높은 비율을 보이는 대양섬들도 있다(예: the Bonin Islands, 53%; St. Helena Island, 53%; Ulleung Island, 88%). 대서양 Macaronesia 제도의 높은 종 다양성은 제도와 대륙 간, 제도 내 섬들 간의 거리 및 섬 내 식생대의 다양성과 상관관계가 있으며, 그에 따른 결과로 Sonchus alliance, Aeonium alliance, Argyranthemum과 Echium 등의 고유종 식물군들이 분기진화에 의하여 종분화되었다고 제시된 바 있다. 반면에 향상진화에 의하여 분화되었을 것으로 추정되는 고유종들에 대하여 유전적 다양성과 분화 패턴을 분석한 종합적인 연구는 아직 이루어진 바 없다. 본 연구는 각기 다른 식물군에서 분기진화와 향상진화에 의하여 분화된 것으로 추정되는 조상종(progenitor species)과 파생종(derivative species)의 쌍(species pair)을 선정하여 비교 분석함으로써 상반되는 분기진화와 향상진화의 두 가지 종분화기작의 내용 및 특성을 밝히고자 하였다. □ 연구 목표대비 연구결과 분기진화 종분화 연구는 목표로 하였던 Sonchus gummifer complex에 속하는 세종을 포함하여 Sonchus속과 근연속(Launaea, Reichardia)에 속하는 39종의 엽록체 유전체를 조립하여 Macaronesia (Dendrosonchus아속; Woody Sonchus alliance)와 태평양 Juan Fernandez제도(Dendroseris아속)에서 분기진화한 Sonchus 식물들의 기원 및 진화과정을 규명하였다. 또한 Woody Sonchus alliance에 속하는 12종의 RNA-Sequencing에 의한 전사체 분석으로 계통수를 작성하는 한편, 초본과 목본성 4종(S. arboreus, S. palmensis, S. radicatus, S. webbii)의 전사체를 비교 분석하여 woody Sonchus alliance 종들의 목본화 진화 기작을 추적하였다. 즉. 목본종들은 공통조상으로부터 기원한 drought tolerance 및 wood development와 관련한 gene family가 특이적으로 발달한 것을 확인함으로써 목본화 진화 과정을 추론하였다. 향상진화 종분화 연구는 Macaronesia의 Canary제도 내 각기 다른 섬에 분포하는 십자화과 2종(Crambe gomeraea & C. feuilleei)과 지치과 4종(Echium auberianum & E. gentianoides, E. hierrense & E. brevirame)을 대상으로 GBS 분석을 통하여 SNP를 탐지하여 조상종과 파생종 간의 계통학적 유연관계, 집단 구조 변화, 유전적 다양성 등을 종합하여 향상진화 기작과 그 과정에 따른 유전적 결과를 규명하였다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구는 각기 다른 식물군에서 선정한 식물들을 대상으로 두 가지의 상반된 종 분화기작을 연차적으로 조사하고 검증함으로써, 대상 식물군 내에서 나타난 유전적 결과에 대한 사례를 제시하여 분기진화와 향상진화의 개념을 확립하는데 도움이 되었다. 또한 다양한 식물군의 특성과 생태적 환경에 따라 각기 다른 종분화 과정이 진행되었고 그에 따른 유전적 결과도 차이가 있음을 보고함으로써, 섬 고유종 식물들의 관리 및 보존 전략 수립에 기여할 것이다. 특히 본 연구에서는 섬식물 분야에서 최근에야 관심의 대상이 된 향상진화로 기원된 종들의 단계통 여부, 유전적 다양성 및 분화정도를 파악함으로써 향상진화의 패턴을 대서양의 Macaronesia 제도 내에서 확인하고, 그 패턴과 중요성을 종합하여 다른 대양섬들의 고유종 연구를 위한 기반을 제공하였다. 궁극적으로는 연구를 통해 얻게 되는 결과들은 대서양 지역의 대양섬 생물지리학과 생물 진화학적 개념 확립 및 발전에 큰 공헌을 할 수 있을 것으로 사료된다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김승철
• 주관연구기관 : 성균관대학교
• 발행년도 : 20220900
• Keyword : 1. 적응방산;분기진화;향상진화;유전적 다양성;섬의 목본화 현상; 2. adaptive radiation;cladogenesis;anagenesis;genetic diversity;insular woodiness;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 핵라민 유전자 변이에 의한 조기 노화의 발생 원인을 분자적인 수준으로 이해 ◼ 전체 내용 조기노화의 공통적인 분자기전을 통해 일반노화를 억제하는 천연물 저해제 개발 ◼ 1단계 ❏ 목표 핵 모양의 변형을 야기하는 조기노화 관련 돌연변이 선별 ❏ 내용 S143F 돌연변이와 프로제린 돌연변이 단백질 선별과 구조분석 ◼ 2단계 ❏ 목표 핵라민 돌연변이 단백질의 구조 규명 ❏ 내용 조기노화를 유발하는 프로제린 복합체 구조규명을 통한 발병기전 도출 □ 연구개발성과 라민 유전자 변이에 의한 조기노화의 발병기전을 도출 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 돌연변이 단백질에 의해 발생하는 비정상적인 결합을 억제하는 인공단백질 치료제 개발을 통한 치료제 개발 가능성 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 안진숙
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20220900
• Keyword : 1. 핵라민;중간세사;프로제린;조기노화;조로증; 2. nuclear lamin;intermediate filament;progerin;premature aging;HGPS;

□ 연구개발 목표 ○ 전산화 단층 촬영(CT; computed tomography) 은 의료 방사선 피폭의 주요한진단적 검사로 CT 저감화 (dose reduction) 에 대한 국민의 관심과 요구가 점차 증가하고 있음 ○ 저선량 CT 영상 품질 개선에 인공지능 기술의 하나인 딥 러닝 기술이 적용된 연구들이 최근 발표되어 의료 영상 인공지능 시장에 새로운 방향을 제시함 ○ 딥 러닝 학습을 위해서 짝을 이루는 데이터 (정답이 있는 데이터, 예; 환자가 저선량 CT 1회, 표준선량 CT 1회 각 각 촬영)가 필요하다는 한계점이 있음. ○ 이에 본 연구에서는 실제 의료 환경에서 얻은 짝이 없는 자료들을 이용하여 저선량 CT 영상 품질 개선이 가능한 딥러닝 알고리즘을 개발하고 객관적인 평가 과정을 거쳐 범용성의 프로그램을 개발하고자 함 □ 연구개발 내용 ○ 제 1 단계 : 자체 프로그램 개발 ㅇ 촬영 부위별 짝이 없는 CT 영상 데이터 확보 - 전체 CT 검사 건수의 절반 이상을 차지하는 복부/골반, 흉부, 두부 CT 영상 자료 수집 - 저선량 CT 영상과 표준 선량 CT 영상 확보 및 분류 ㅇ 짝이 없는 데이터를 이용한 딥러닝 알고리즘 학습 - 이미 질병의 진단 및 치료 반응 평가를 위해 시행하여 병원이 보유 하고 있는 저선량 CT 및 표준 선량 CT 영상을 수집하여 딥러닝 알고리즘 학습을 위해 짝이 없는 데이터로 활용함 ㅇ 학습된 알고리즘의 성능 자체 평가 - 정량적/정성적 영상 화질 평가를 통해 저선량 CT 영상 화질 개선능을 평가함 ○ 제 2 단계 : 다기관 자료를 이용한 프로그램 평가 및 실용화 가능성 평가 ㅇ 다기관 데이터 수집 - 외부 병원의 다양한 CT 기계들에서 다양한 조건으로 촬영한 CT 영상 데이터를 수집 ㅇ 다기관 데이터를 이용하여 주요 촬영 부위별로 학습된 딥러닝 알고리즘 성능 평가 및 개선 사항 분석 ㅇ 저선량 CT 영상 품질 개선 프로그램에 대한 특허 출원 □ 활용계획 및 기대효과(응용분야 및 활용범위 포함) ○ 최신의 저선량 고품질 CT 시스템을 사용하지 못하는 기존의 CT 장비에서도 저선량 CT 의 영상 품질 저하를 극복 함으로써 기존 CT 장비의 활용도를 높임 ○ 의료 진단 보조 측면에 집중되어 있는 의료 영상 분야 인공지능 기술의 산업화 시장의 패러다임 변화 유도 ○ 궁극적으로는 국민 의료 방사선 피폭 선량 저감화에 기여하고 방사선 안전 및 국민보건 증진을 기대함 (출처 : 요약문 3p)

• 연구책임자 : 유선경
• 주관연구기관 : 충남대학교
• 발행년도 : 20221200
• Keyword : 1. 인공지능;딥 러닝;알고리즘;저선량;방사선량 저감화;소아;전산화 단층 촬영;영상 잡음; 2. Artificial intelligence;Deep learning;Algorithm;Low dose;Radiation dose reduction;Pediatric;Computed tomography;Image noise;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 NOD2 유전자가 장점막 손상 후 장점막 재생에 미치는 역할과 염증성장질환 발병에 기여하는 기전을 밝히는 연구 ◼ 전체 내용 1) Wild-type mice와 NOD2-knockout mice에서 radiation을 이용한 장손상 후 장점막 재생 능력 평가 2) Wild-type mice와 NOD2-knockout mice에서 유래한 intestinal organoid 모델을 구축하고 radiation을 이용한 손상 후 재생 능력평가 및 기전 분석 １> Wild-type mice와 NOD2-knockout mice에서 유래한 intestinal organoid 모델을 구축하고, 방사선 조사를 이용한 재생 능력 평가 2＞ Wild-type mice와 NOD2-organoid 재생 능력에 영향을 미치는 기전을 RNA seq을 통해 발굴 3) 마우스 모델에서 확립된 method를 바탕으로 Human 샘플에 맞게 변용하여 인체 유래 intestinal organoid model을 구축 및 gene editing 1> human organoid에 gene editing방법을 통해 NOD2유전자 발현을 knock-out 시킨 모델 확립 2> NOD knock out 된 human organoid 모델에 장 손상 후 재생 능력 평가 □ 연구개발성과 ○ 마우스 모델에 방사선 조사 선량에 따른 장 손상 분석하여 WT 마우스보다 NOD2-/-마우스에서 대.소장 crypt 생존에 더 큰 영향을 미침을 보임. ○ 방사선 조사 후 마우스 모델에서 장 점막 epithelial 세포의 분화, 재생 및 세포 사멸 분석하여, NOD2 유전자의 발현이 LGR5 positive ISC뿐만 아니라 BMI1 positive (quiescent stem cells) 세포의 역할 및 생존을 지원할 수 있다는 것을 확인함 (관련 내용의 논문 발표함: Int J Mol Sci. 2019;20(17):4297. Lee C & Hong SN et al.). ○ WT 및 NOD2-/- 마우스 모델의 소장 유래 Organoid 모델 구축하고 방사선 조사 후 Organoid 재형성 실험을 통해 WT 마우스보다 NOD2-/-장 organoid의 상피 재생 능력이 손상에 더 민감하다는 것을 확인함. ○ Wild-type 과 NOD2-/-organoid에 radiation 후 RNA sequencing 으로 유전자 발현 변화 분석 ○ 인체 유래 intestinal organoid model을 구축 및 NOD2유전자 발현을 조절 모델 확립하고, 오가노이드 재형성 분석, MTT assay, EdU assay 및 상처 치유 분석(wound healing assay)으로 재생 능력을 평가 방법을 확립함. ○ 위 연구 과정에서 염증성 장질환의 감소한 줄기세포 증식과 상처 회복 능력 향상을 유도할 수 있는 점막치유물질로서 PGE2 발굴함 (관련 내용의 논문 발표함: Cell Mol Gastroenterol Hepatol. 2022;13(3):789-808. Lee C & Hong SN et al.).(특허 출원) ○ Lentivirus transfection을 통해 Intestinal organoid에서 CRISP/Cas9 system을 이용한 유전자 편집 NOD2-KO 소장 오가노이드 두 라인을 확보함. ○ 염증성 장질환이 주요한 사이토카인을 이용하여 유전자 편집된 NOD2-KO organoid을 분석 진행 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 1) 본 연구는 NOD2 유전자 역할을 지금까지와 다른 손상된 장점막의 재생과 관련하여 연구 분석하였음. 이는 기존의 염증성 장질환 치료법 이외에 점막 치유를 유도하는 새로운 치료법 개발의 기초 연구 자료로서 사용될 수 있으며, 이는 염증성장질환의 치료 예후를 개선 시키는데 도움이 될 수 있음. 2) 장 줄기세포를 이용한 염증성 장질환 연구에서 장상피의 재생능력 평가 방법을 확립하기 위해 연구를 진행하면서, 염증성 장질환에 주요하게 작용하는 사이토카인인 TNFα가 장 상피 재생에 미치는 영향을 분석하였음. TNFα는 분화된 세포의 사멸을 유도하고 줄기 세포 단독의 증식을 유도하였고 이는 Cox2-PGE2 signaling에 매게되어 발생함 따라서 점막치유물질로서 PGE2는 염증성 장질환의 감소한 줄기 세포 증식과 상처 회복 능력 향상을 유도할 수 있다고 사료됨. 3) 본 연구를 통하여 CRISP/Cas9 system을 이용한 유전자 편집 기술을 확립하였음. 즉, 장내 염증 환경에서의 NOD2 뿐만 아니라, 기존에 보고되었건 다양한 유전자 등의 발현을 조절한 오가노이드 확보가 가능하게 된 것을 의미함. 이는 장 점막 재생과 유전자의 상관관계를 분석하는데 유용한 방법으로 사용할 수 있으므로 향후 진행될 연구에 도움이 됨. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이찬수
• 주관연구기관 : 성균관대학교
• 발행년도 : 20220600
• Keyword : 1. 엔오디 투;장 점막 재생;장 오가노이드;마우스 모델;유전자 편집; 2. NOD2;Intestinal mucosa regeneration;Intestinal organoid;Mouse model;Gene editting;