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
• Keyword :

연구개발 목표 및 내용 최종 목표 ❍ 인공지능 기술과 위치 센서가 부착된 가이드 기구를 이용하여 최소 침습 골절정복 수술에 사용되는 잠금나사 삽입유도시스템을 개발 ❍ 인공지능 기반의 잠금나사 삽입유도 시스템은 (1) 수술계획장치, (2) 삽입유도장치로 구성 ❍ 수술계획장치(SW) · C-arm 촬영 영상으로부터 잠금나사가 삽입될 목표 위치와 방향 검출 · 삽입유도장치의 위치 정보 획득 · 삽입유도장치 위치 정보를 잠금나사 삽입 목표값과 같이 표시 ❍ 삽입유도장치(HW) · 위치 센서를 이용하여 현재 위치 정보를 수술계획장치에 전달 · 목표 위치와 방향에 도달할 경우 삽입유도를 위한 고정기능 ❍ 의료기기 품목허가 및 GMP(의료기기 제조 및 품질관리기준) 인증 획득 · 잠금나사 삽입유도시스템 품목허가 획득 · 잠금나사 삽입유도시스템 제조를 위한 GMP 인증 획득 전체 내용 ❍ 수술계획장치(SW) 개발 · 잠금나사 삽입유도용 가이드 데이터베이스 구축 · 딥 러닝 알고리즘 기반 잠금나사 삽입유도용 가이드 모델 개발 · 잠금나사 삽입유도용 가이드 솔루션 개발 ❍ 삽입유도장치(HW) 개발 · 의료용 위치추적 센서 개발 · 가이드 기구 개발 ❍ 의료기기 인허가 및 사업화 · 기술문서 심사 · 해당 품목군에 대한 GMP 심사 및 인증 획득 · 2등급 의료기기 품목허가 획득 · 전국적 판매망 구축 및 제품 판매 1년차 (2단계) 목표 ❍ 딥러닝 기술이 적용된 잠금나사 위치와 방향 검출 SW 시제품 개발 ❍ 의료용 위치탐색 센서 시스템이 적용된 삽입유도장장치 시작품 개발 ❍ 잠금나사 삽입유도 시스템 시작품 개발 ❍ 모형뼈를 이용한 임상평가 내용 ❍ 잠금나사 삽입유도용 AI 학습 데이터베이스 구축 (학습데이터 1,000건 이상 확보) ❍ 딥 러닝 알고리즘 기반 잠금나사 삽입유도용 AI 모델 개발 ❍ 잠금나사 삽입유도용 AI 모델 검증 ❍ 삽입유도장치 기구 개발 ❍ 의료용 위치탐색 센서 개발 ❍ 삽입유도장치 기구에 대한 성능평가 환경 구축 및 평가 ❍ 잠금나사 삽입유도 시스템 시작품 UI/UX 개발 ❍ 수술참관, 임상 환경 제공, 의료진 품평회 ❍ 모형뼈를 이용한 모의실험 환경 구축 ❍ 모형뼈 실험 2년차 (2단계) 목표 ❍ 딥러닝 기술이 적용된 잠금나사 위치와 방향 검출 SW 고도화 및 양산전 시제품 개발 ❍ 의료용 위치추적 센서 시스템 고도화 및 삽입유도장치 시제품 개발 ❍ 잠금나사 삽입유도 시스템 시작품 개발 ❍ 동물사체를 이용한 전임상시험 ❍ 의료기기 2등급 품목허가 및 GMP 인증 획득 내용 ❍ 딥러닝 알고리즘 최적화를 통한 잠금나사 삽입 위치 및 방향 오차 개선 ❍ 임상 요구사항을 고려한 삽입유도장치 기구 개선품 제작 ❍ 사용성 편의성 등을 고려한 시제품 개발 ❍ 2등급 의료기기 인허가를 위한 신뢰성 확보 ❍ 수술참관, 임상 환경 제공, 의료진 품평회 ❍ 의료기기 인허가 준비 ❍ 전임상시험 절차 준비 ❍ 전임상시험 실시 ❍ 의료기기 품목허가 컨설팅실시, 품목허가 심사 신청 및 2등급 품목허가 인증 ❍ GMP 인증을 위한 공간 마련 및 인증 획득 연구개발성과 ❍ 최종결과물 : 인공지능 기반의 잠금나사 삽입유도 시스템 ❍ 구성 : (1) 수술계획장치(SW), (2) 삽입유도장치(HW) ❍ 개발성과 : 인공지능 기술 및 알고리즘과 위치 센서가 부착된 가이드 기구를 이용하여 최소침습 골절정복 수술에 사용되는 잠금나사 삽입을 유도시스템 개발 ❍ GMP 인증 및 의료기기 2등급 품목허가 획득 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 □ 활용계획 ❍ 근골격계 인공지능-로봇 분야의 패러다임 전환 · 기존 컴퓨터 기술을 이용한 기술에서 인공지능을 이용한 기술로 패러다임 변환 · 의료 빅데이터와 환자 고유 데이터 등을 이용한 정확한 진단, 수술 계획, 수술 지원, 예후 예측 등이 가능 · 의료진의 경험과 인공지능의 융합으로 환자의 안전성 및 치료 정확성 향상 ❍ 근골격계 인공지능-로봇 분야의 원천기술 확보 · 진단, 치료 계획, 치료 후 예측, 치료 지원 등과 같은 근골격계 인공지능-로봇 분야의 원천기술 확보 ○ 4차산업혁명 핵심 기술개발에 따른 고용 창출 · 근골격계 인공지능-로봇 분야는 생산/제조/판매의 일회성 이윤 창출이 아닌, 의료데이터 관리, 알고리즘 개선, 로봇 시스템 유지/보수, 소모품 생산, 판매 등 지속적인 서비스 모델 생성이 가능 □ 기대 효과 ○ 골절 수술 환자는 방사선 피폭 문제를 최소화할 수 있고 의료진의 임상경험과 무관하게 우수한 의료 서비스를 받을 수 있음 ○ 정형외과 의료진은 저비용이고 사용 절차가 간편한 수술항법시스템으로 정형외과 의료진의 방사선 피폭 문제를 최소화할 수 있음 ○ 본 사업을 통해서 외상고정장치 시장의 새로운 시장을 창출하고 선점하는 한편, 관련 분야 무역 불균형을 개선하고, 무역수지 적자를 개선할 수 있음 (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 조효준
• 주관연구기관 : 엔가든
• 발행년도 : 20220200
• Keyword : 1. 잠금나사;인공지능 의료기기;최소침습 골절수술;삽입유도;방사선피폭; 2. Locking screw;AI medical device;Minimal invasive fracture surgery;Insertion guide;Radiation exposure;

□ 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;

연구개요 본 연구에서는 고주파수 대역 진동 및 소음 해석이 가능한 파수영역 수치해석 기법인 파수유한요소/경계요소(WFE/BE) 기법을 적용하여 주름평판의 고주파수 대역음향 특성을 해석하였다. 주름평판의 구조음향특성으로서, 본 연구에서는 주름평판의 방사효율과 음향투과 손실을 해석하고 그 특성을 살펴보았다. 직교이방성 등가 평판 모델의 유효 주파수 범위를 규명하고, 고주파수 대역에서 주름에 의해 발생하는 진동 및 소음 특성을 확인하고자 하였다. 본 연구에서 얻은 해석 결과는 기존 문헌자료에 제시된 해석결과 또는 측정결과와 비교함으로 검증하였다. 마지막으로, 본 연구를 통해 주름평판의 진동 및 소음성능을 손쉽게 근사계산할 수 있는 모델링 방법을 도출하고자 하였다. 연구 목표대비 연구결과 - 주름평판의 고주파수 대역 음향성능(방사효율, 음향투과손실)을 파수영역 유한요소/경계요소(WFE/BE) 방법으로 예측할 수 있는 해석 방법 수립 및 유용성 확인 - 직교이방성 띠평판 모델링을 통한 직교이방성 평판의 진동/소음 특성 평가 및 등가 직교이방성 평판의 해석 가능 주파수 범위 규명 - 주름평판의 주파수 대역별 방사효율 근사모델링 방법 제시 (저주파수 대역: 등가직교이방성 평판, 고주파수 대역: 단일 주름 WFE/BE해석) - 주름평판의 방사효율을 띠평판 모델을 이용해 추정할 수 있는 이론적 근사계산 방법 제안 - WFE/BE 방법을 이용한 주름평판의 음향투과성능 해석 방법 수립 및 신뢰성 검증 - 고주파수 대역에서는 주름의 플랜지와 웹에서 발생하는 국부적 변형을 통해 음향투과가 발생함을 규명하고, 주파수-파수 분석을 통해 입사 각도별, 파동별 음향투과 기여도를 가시화. 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 활용계획: 본 연구를 통해 얻어진 학술적 결과들은 국내/국외 학술대회 발표 및 학술지 논문 출판을 계획하고 있다. 추후 다양한 주름형태 및 제원 변화에 따른 진동 및 음향특성 변화에 대해 파리미터 연구를 수행하고자 한다. 또한, 본 연구 결과들은 주름평판에 대한 통계에너지해석(SEA) 모델링 기법을 수립하는데 비교 및 검증 자료로 활용할 예정이며, 두 방법론을 상호 교차 검증하는데 활용하고자 한다. 기대효과: 본 연구를 통해 주름평판의 음향 성능을 해석할 수 있는 수치해석 기법이 정립되었으므로, 저소음 환경을 갖춘 친환경 운송시스템의 설계 및 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대한다. 예를 들어, 철도 차량의 저소음화를 위한 설계 기간 단축, 비용 절감 등의 산업적 효과가 있을 것으로 기대한다. 특히, 실험에 의존하는 현재의 주름평판 설계 및 개발 과정을 개선, 단축할 수 있어 산업적 측면의 기여도가 클 것으로 판단하다. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 유정수
• 주관연구기관 : 울산대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 주름평판;직교이방성 평판;방사효율;음향투과손실;파수 유한요소/경계요소법; 2. Corrugated plate;Orthotropic plate;Radiation efficiency;Sound transmission loss;Wavenumber Finite Element/Boundary Element Method;

□ 연구개요 - 앵거로직 기반의 위치추적 알고리즘 기술을 적용하여 대면적 감시 공간 내의 위치한 방사성물질의 공간적 분포를 영상화 할 수 있는 4π 구형 방사선 감시 시스템을 개발함. - 높은 검출효율을 갖는 섬광체 및 반도체 광센서를 기반으로 민감도의 한계성을 지닌 감마카메라 및 컴프턴 카메라 대신 고민감도의 스펙트로스코피를 활용하여 짧은 시간에 방사성물질의 분포 및 이동을 판별할 수 있음. □ 연구 목표대비 연구결과 - 기존 국내외 방사선 감시 장치 기술 적용 방법을 통해 방사선 감시 시스템의 핵심기술에 대한 특성 평가를 진행함. - 몬테칼로 전산모사를 기반으로 다양한 조건에서의 감마선 선원 모델링 및 조준기와 섬광체 종류, 형태, 두께, 수 등 최적 설계 변수를 도출하였으며, 다양한 측정 실험 조건에서의 감마선 에너지 및 위치에 따른 반응 데이터베이스를 구축함. - 방사선측정 환경에 최적화하여 검출기의 특성평가를 진행하였으며, 시뮬레이션과 실험적 검증을 통해 시스템 최적화를 진행함. - 선원 위치별 검출 데이터를 활용하여 자율신경망 알고리즘에 학습하여 반응위치 추적의 정확도를 확인하였으며, 앵거로직을 대입하며 영상으로 보다 더 정확한 방사능 물질의 위치 및 분포를 구분할 수 있는 알고리즘을 개발함. - 신호처리 및 무선데이터 전송을 위한 신호처리기술 알고리즘을 실험을 통해 검증하였음. - 획득된 검출 데이터 재구성을 통해 제안된 검출기의 에너지분해능 성능 및 에너지 스펙트럼을 획득하였으며, 핵종 판별 및 위치 구분이 가능함을 확인함. - 각 차년도에 개발된 핵심 기술들을 적용하여 4π 구형 감시 시스템을 제작하였으며, 모의실험 환경 제작을 통해 실측 및 방사선 분포 측정을 통한 시스템의 유용성을 검증함. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) - 방사성물질의 이동을 구형 검출기를 활용하여 실시간 감시함으로써, 방사선사고의 사전예방이 가능하며, 이를 통해 공공장소 및 방사선 사용시설에서의 원자력 및 방사선 이용에 대한 국민의 안전 신뢰도를 제고할 수 있을 것으로 기대함. - 기존의 방사선감시망과 연동을 통해 방사선사고 전후의 영향평가로 활용될 수 있으며, 사고확대의 방지 및 피폭 저감, 신속한 방사성물질의 이동을 감시하여 사고 대책 방안 마련이 가능할 것으로 기대됨. - 산업공학적/방사선 지식을 기반으로 저비용 및 저인력의 방사선 이용 안전성을 높일 수 있음. - ICT 융합분야와 방사선 분야 등 다학제간의 융합연구를 통해 융합적/창의적 사고를 지닌 융합기술 전문 인력 양성을 기대할 수 있음. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 정용현
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 방사선 감시 시스템;4π 구형 검출기;몬테칼로 전산모사;머신러닝;광무선통신; 2. Radiation monitoring system;4π sphere detector;Monte-Carlo simulation;Machine Learning;Optical wireless;

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 5p)

• 연구책임자 : 정인수
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 방사선의공학;바이오칩;바이오마커;IoT커넥터;딥러닝 소프트웨어; 2. Radiation medical engineering;Bio-chip;Bio-marker;IoT connector;Deep-learning software;

Ⅳ. 연구개발결과 - 방사광 X-선 형광 이미징 기반 스테레인스강 2종의 2차원 화학 성분 분포 가시화 - 방사광 X-선 투과 이미징 기반 세라믹 소재 3종의 내부 기공 분포 정량화 - 방사광 X-선 회절 분광 기반 자성 분말 소재 상전이 거동 측정 조건 최적화 - 백색광 X-선 리소그래피 기반 고종횡비 고분자 마이크로 패턴 제작 공정 최적화 - 백생광 X-선 투과 이미징 기반 다층적층금속소재 3종의 3차원 내부구조 가시화 가능성 평가 - 방사광 기반 실험 및 데이터 분석 관련 교육 실시 (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 박이호
• 주관연구기관 : 한국재료연구원
• 발행년도 : 20221100
• Keyword : 1. 방사광;X-선 이미징;소각 X-선 산란;X-선 회절 이미징;고분해능 분말 회절;X-선 리소그래피; 2. Synchrotron radiation;X-ray imaging;Diffraction computed tomography;Small angle X-ray scattering;High resolution powder diffraction;X-ray lithography;

□ 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;

Ⅳ. 연구개발결과 1. 방사선 표적 인자군 및 바이오데이터를 이용한 방사선 반응 빅데이터 구축 - 방사선 치료 반응 인자 대량 발굴 시스템 구축 - 암줄기세포 방사선 반응 빅데이터 구축 - 타겟 miRNA 발현 유도물질의 암치료 조절 기전 규명 2. 방사선 반응제어 기술 평가를 위한 전임상연구모델 개발 - 동물모델기반 방사선 반응 측정 평가시스템 구축 - 방사선 반응 표적인자의 in vivo 유효성 검증 - 종양미세환경 모사 평가 시스템 구축 3. 방사선 치료 저항성 진단시스템 및 선도치료물질 유효성 평가 - 방사선치료 저항성 진단 표적시스템 유효성 평가 - 방사선 저항성 진단용 바이오마커 타겟 약물 스크리닝 - 방사선치료 First-in class 후보표적 평가 - 방사선치료 선도 물질 전임상 평가 4. 방사선 치료부작용 예측인자 발굴 및 작용기전규명 - 방사선치료 조직손상관련 단백질 변화 추적 및 기전 연구 - 방사선치료부작용 검증 동물모델 구축 - 장기별 방사선 조직손상 조절 인자 발굴 및 검증 (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 김광석
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20220200
• Keyword : 1. 방사선치료;바이오마커;분자진단;방사선 신약;방사선민감;방사선보호; 2. radiotherapy;biomarker;molecular diagnosis;radiation medicine;radiosensitivity;radioprotectant;

□ 연구개요 본 연구는 감마 조사선(gamma irradiation)에 지속적으로 노출된 방사선 저항성 폐암 세포주를 이용하여 방사선 저항성 관련 핵심 후보인자 발굴과 방사선 노출의 병리적 특성 분석 및 핵심인자의 신호제어 기전 분석을 통해 방사선 노출과 항암제와의 병행 치료를 통한 폐암 치료의 최적화 조건 및 임상 적용의 유용성을 제시함. □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구는 방사선 저항성 폐암 세포주에서 RNA sequencing기반의 핵심 타겟 및 병리적 특성 분석을 위해서 방사선 저항성 폐암 시스템 및 4종의 방사선 저항성 폐암 세포주 제작을 수행하고 방사선 저항성 폐암 세포주에서 RNA sequenceing 분석 및 병리학적 특성(증식, 사멸, 세포주기) 분석을 통해 오믹스 기법으로 도출된 핵심 타겟의 패턴 분석 및 증감폭이 높은 핵심 타겟 5종 선별 및 방사선 저항성 폐암 세포와 기존 폐암세포와의 병리적 특성 분석을 연구 목표로 하였으며 연구 결과를 도출하였음. 또한, 방사선 저항성 폐암 세포주 기반 핵심인자의 활성 신호전달 및 방사선 저항성 제어기전 분석을 위해서 방사선 저항성 세포주에서 도출된 핵심인자들의 발현 조절 시스템 구축 및 병리적 특성 분석, 선별된 핵심인자들의 발현 신호전달 및 활성산소(ROS) 영향 및 조절 기전 분석을 수행하고 방사선 조사에 따른 종양유전자 (p53, PTEN 등)와 저항성 핵심인자들의 상호조절 및 기전 분석과 방사선 조사 유도 후 핵심인자와 오토페이지와의 상호조절 및 항암 내성 조절 연관성 분석, 방사선 저항성 핵심인자들의 발현에 따른 Ferroptosis 신호조절과 소포체 스트레스 활성 분석 및 핵심인자의 프로모터 및 전사 조절인자 분석을 수행하였음. 마지막으로 In vivo에서 기존의 폐암 치료 약물과 저항성 핵심인자의 병행치료 최적화 및 유용성 분석을 위해 방사선 저항 세포주와 기존 폐암 세포의 방사선 조사 xenograft 동물모델 확립 및 생체 기능 분석과 방사선 저항성 세포주에서 다양한 기존 폐암 치료 약물의 반응성 비교 및 특성 분석을 수행하고 핵심인자 발현에 의한 오토페이지 및 소포체 스트레스 기전과 방사선 저항성의 상호 조절 및 방사선 저항 핵심인자들의 발현 조절에 의한 기존 폐암 항암 물질들의 병행치료 최적화 분석 연구를 통해서 폐암의 저항성 연구를 위한 치료 최적화 조건 및 임상 적용이 가능한 유용성 연구를 진행함으로 연구 목표대비 연구 결과를 수행하였음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구에서 방사선 조사 후 나타나는 방사선 저항성 핵심인자를 포함한 종양유전자에 의해 기인된 신호제어의 변화가 방사선 저항성 및 폐암 치료에 미치는 현상 연구, 관련 조절 기전 연구 및 핵심인자와 기존 약물치료의 병행치료에 대한 임상적 유효성 연구를 통해 새로운 암 진단 및 치료 분야의 새로운 패러다임을 제시할 것으로 기대되고, 현 시점에서의 이러한 연구는 과학적, 사회적, 산업적인 측면에서 많은 정보제공과 도움을 줄 것으로 기대됨. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이선진
• 주관연구기관 : 한국생명공학연구원
• 발행년도 : 20220200
• Keyword : 1. 세포사멸;신호전달;폐암;방사선 저항성;페롭토시스; 2. Cell death;Signal transduction;Lung Cancer;Radiation Resistance;Ferroptosis;