□ 연구목적 본 연구의 최종 목표는 최첨단 융복합 구조분석 방법론 개발을 통해 철-황 클러스터(iron–sulfur cluster; ISC) 생합성 과정의 세부 분자기전을 이해하고 이를 제어할 수 있는 새로운 치료 전략을 개발하는 것임. 이를 위해 최첨단 X-ray crystallography 기술과 nuclear magnetic resonance (NMR) 분광학 기술을 접목하여 실온에서 단백질 복합체가 보이는 동적 특성에 대한 연구를 수행함. 본 연구는 특히 ISC 생합성 과정에서 가장 중요한 단백질 복합체인 IscU-IscS에 의해 매개되는 ISC 조립 프로세스의 세부 분자기전을 밝히는 것을 목표로 하였으며, 이를 통해 ISC 생합성을 조절하고 관련된 병리현상을 완화/치료할 수 있는 전략을 개발하는 것을 목표로 함. □ 연구내용 철-황 클러스터(ISC)는 생명체의 탄생과 함께 나타났을 것으로 생각되는 가장 오래된, 그럼에도 많은 생리현상에서 필수적인 역할을 수행하는 cofactor임. ISC를 cofactor로 갖는 철-황 단백질은 전자 수송, 산화 환원 반응, 촉매, 철/황 수송, 유전자 발현 조절과 같은 많은 생리현상을 매개함. ISC는 본질적으로 산소에 민감하고 구조적으로 불안정할 뿐만 아니라 철과 황은 그 자체로 세포독성을 가지므로, ISC 생합성 메커니즘은 다양한 특성을 가진 단백질들의 복잡하고 광범위한 상호작용 네트워크에 의해 매개됨. 본 연구진은 대장균의 ISC 생합성 분자기전에 관여하는 IscU와 IscS의 구조적 유동성에 대한 연구를 통해 ISC 조립 과정의 분자기전을 이해하고, 이를 제어할 수 있는 새로운 전략을 개발하여 관련 질병 치료에까지 응용할 수 있는 방법론을 세우는 것을 목표로 연구를 진행함. 튀르키예 Koç University의 Hasan Dimirci 교수 및 Cagdas Dag 교수 그룹과의 국제협력을 통해 최첨단 X-ray crystallography 기술과 nuclear magnetic resonance (NMR) 분광법을 접목하여 실온에서 단백질 구조의 동적 특성을 원자 레벨에서 밝히는 방법론을 개발하고자 노력함. 본 연구를 통해 개발된 방법론은 이전까지 밝혀지지 못했던 다양한 단백질들의 구조적 유동성을 규명하는데 확대 활용할 예정이며, 과제 종료 후에도 국제연구협력을 계속해 더욱 선도적인 연구를 이어나갈 예정임. □ 연구결과 본 연구팀은 본 과제를 통해 계획했던 연구들을 성공적으로 잘 수행하였음. 우선 연구에 활용할 단백질 샘플들을 두 기관에서 모두 잘 분리정제하는데 성공하였으며, 특히 튀르키예 연구팀은 IscU와 IscS 단백질을 SUMO-fusion 형태로 준비하여 발현 및 정제효율을 높임. 그에 더해 두 연구팀은 CyaY 단백질 분리 정제에도 성공하였으며, 튀르키예 연구팀은 CyaY의 결정화에 성공하여 X-ray 구조분석을 진행하였으며, 현재 해당 논문은 투고됨. 또한 본 연구팀은 IscU와 IscS 단백질의 중수소화에 성공하여 두 단백질 복합체에 대한 NMR 분석을 진행함. 해당 복합체는 튀르키예 연구팀과의 협업을 통해 SAXS를 통한 분석도 진행하였으며, 두 분석 결과를 통합한 구조 모델을 구성 중에 있음. 다만 튀르키예 팀이 제안했던 SFX 방법론 적용은 IscU-IscS 복합체 결정화 단계에서의 어려움으로 인해 아직 실행하지 못한 상태임. 본 과제 종료 후에도 해당 연구는 계속해서 진행 중이며, 결정화에 성공하는대로 구조 분석을 진행할 예정임. □ 연구결과의 활용계획 현재 CyaY의 구조분석 결과는 SCIE급 국제저널에 논문을 투고하고 리뷰 진행 중에 있음. 그 외에도 본 국제협력을 통한 결과를 정리한 논문을 1편(IscU의 구조적 유동성에 대한 연구결과) 정리 중에 있으며, 해당 논문이 마무리 되는대로 IscU-IscS 복합체 구조 분석 결과를 정리하여 새로운 논문을 준비할 예정임. 두 논문 모두 SCIE급 국제저널에 투고할 예정에 있음. 또한 본 연구결과는 IscU와 IscS의 작동 기전에 대한 구체적인 정보를 제공하므로 이를 통해 ISC 생합성 기전을 조절할 수 있는 새로운 전략을 개발하는 연구를 진행할 예정이며, 이번 과제로 잘 정립된 튀르키예 연구팀과의 국제협력은 큰 도움이 될 것으로 생각함. (출처 : 연구결과 요약문 (국문) 3p)

• 연구책임자 : 김진해
• 주관연구기관 : 대구경북과학기술원
• 발행년도 : 20240200
• Keyword : 1. 단백질 복합체 구조;단백질의 구조적 유동성;핵자기공명분광법;구조생물학; 2. Protein complex structure;Structural dynamics of proteins;X-ray crystallography;Serial crystallography;NMR spectroscopy;Structural biology;

□ 연구개요 - 방사선 치료 분야는 조사선량의 정확도를 검증하기 위해, 국제적으로 권고되는 표준에 맞춰 기계적 평가와 빔 선질 평가 항목에 따른 정도관리를 주기적으로 수행하고 있음. - 이때 선질 평가는 물이 채워진 물 팬텀 내에 chamber를 고정시켜 연속적으로 조사되는 빔에 대한 점 선량을 측정하고 있음. 또한 기능성 device의 경우 PDD 측정이 불가함. - 이에 본 연구는 어려운 QA setup 절차를 간소화하고, PDD를 포함하여 relative dose, symmetry 등 다양한 항목을 동시에 측정할 수 있는 멀티형 직교 선량계를 개발하였음. □ 연구 목표대비 연구결과 - 본 과제는 방사선 치료용 QA 고속화 시스템 구축을 위한 직교 선량계 개발을 위한 연구로써, 본 과제는 제시된 목표에 따라 성실하게 수행한 결과, 연구 계획서에서 상정한 연구 목표 대비 목표 달성도 100% 이상의 연구 과제를 수행하였다고 판단됨. - 1차년도에서 선량계 제작에 사용될 후보 광도전체 물질들을 선정하고, 방사선에 대한 감약률을 평가하여 감약특성에 따른 최적화 연구를 진행하였음. - 2차년도에서 unit-cell 선량계를 제작하고 신호수집 매커니즘을 확립하여 디지털 자동 검출시스템을 개발하고 활용 가능성을 검증하였음. - photon energy 방사선에 대한 물질의 재현성, 선형성, 선량률 의존성, PDD 반응 특성을 측정하고 평가기준에 적합한지 분석하였을 때, 평가기준을 만족하였음. - 3차년도에서 선량계를 직교형태로 QA 고속화 시스템을 구축하였고 방사선치료 QA선량계로의 적용가능성을 검증하였음. - 제작된 QA 고속화 시스템의 LINAC symmetry, flatness, PDD20,10을 측정하고 평가기준에 적합한지 분석하였을 때, 평가기준을 만족하였음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) - 본 제안 기술은 국외 의존도가 높은 방사선 치료분야에서 안전관리 기술의 자립화를 뛰어넘어 세계시장을 선도하기 위한 원천 기술을 확보할 수 있으며, 전 세계적으로 기술 성숙도가 낮은 방사선치료의 QA 기술을 성장시킴으로써 방사선 치료의 품질을 높일 수 있음. - 고에너지 측정을 위한 기능성 소재 제조 기술, 신호 처리를 위한 다채널 H/W 기술 그리고 선량분포 정보를 분석하기 위한 S/W 기술의 집적기술로써 첨단화/전문화되는 계측분야에서 활용도가 매우 높을 것으로 기대됨. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 박성광
• 주관연구기관 : 인제대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 방사선치료;정도관리;깊이선량백분률;직교선량계;선량분포; 2. Radiotherapy;Quality assurance;Percent depth dose;Orthogonal dosimeter;Dose distribution;

□ 연구 목표 및 내용 ○ 최종 목표 본 연구과제는 일본 KEK J-PARC 3 GeV의 1 MW 양성자 빔을 수은 표적에 입사하여 나온 중성미자 데이터 분석을 통해 비활성 중성미자가 존재하게 된다면 반뮤온 중성미자가 24m의 짧은 거리에서 반전자 중성미자로 진동변환 할 수 있고 이는 검출기 안에서 역베타 붕괴과정을 통해 검출하는 실험이다. 대략 20년 전부터 중성미자 결과 값들이 설명하기가 힘든 실험들이 등장했고 비활성 중성미자의 존재 가능성에 대한 첫 번째 실험적 결과는 1998년에 LSND 실험에 의해 보고되었다. 가속기 중성미자 실험인 JSNS^2 실험은 기존의 LSND 실험과 MiniBooNE 실험을 검증하고 더욱 정밀하고 향상된 빔을 이용하여 비활성 중성미자에 대한 탐색 영역을 측정하고자 한다. 또한 중성미자-원자핵 산란단면적 측정 관련 코어 붕괴 초신성 연구와 235.5 MeV 단일 중성미자 빔을 이용한 KDAR (kaon decay at rest) 연구를 통해 기존의 결과를 검증 및 향상시켜 암흑물질 탐색을 목표로 한다. ○ 전체 내용 암흑물질은 암흑에너지와 함께 우주의 잃어버린 질량과 관련된 수수께끼를 풀 수 있는 단서이지만 아직 실험을 통해 직접적으로 확인된 바는 없다. 중성미자 진동실험을 통해 중성미자가 중력과도 상호작용한다는 사실이 알려졌다. 여러 실험에서 세 종류의 중성미자만으로 설명할 수 없는 중성미자 진동 변칙(anomaly)이 보고되고 있다. 이는 암흑물질에서 중성미자의 역할이 중요하다는 것을 의미하고 있으며, 표준모형이 확장될 수밖에 없다는 숙제를 과학자들에게 준 것이다. 그중 JSNS^2 실험은 3 GeV의 1 MW 양성자 빔을 수은 표적에 입사하여 표적 안에서 생성된 파이온이 뮤온으로 붕괴하고 이 뮤온이 정지붕괴 하면서 반뮤온 중성미자를 방출하게 된다. 비활성 중성미자가 존재하게 된다면 반뮤온 중성미자가 24m의 짧은 거리에서 진동변환 할 수 있고 검출기 안에서 역베타 붕괴과정을 통해 검출하게 된다. (1)검출기 시뮬레이션 및 RAT & JADE를 활용한 분석 프로그램 개발 RAT은 보다 정확한 시뮬레이션을 수행할 수 있도록 사용자 지정 가능한 신틸레이터 물리 정보 및 사실적인 PMT 모델을 제공한다. JADE는 펄스 재구성, 이벤트 구축을 제공한다. (2) 중성미자 실험에서 배경사건 연구 JSNS^2 실험에서 IBD 상호작용의 측정된 배경사건은 cosmic-muon, Michel electron, fast neutron, cosmic-gamma가 있다. 각각의 배경사건은 특정한 조건을 통해 선별하여 구할 수 있다. (3) 비활성 중성미자 데이터 획득 및 연구 기존의 세 가지 활성 중성미자에 추가로 비활성 중성미자를 도입하여 질량 고유상태를 통해 PMNS 행렬계산을 한다. 확률 진동 및 중성미자의 이론적인 에너지 스펙트럼을 계산한다. 최종적으로 chi-square distribution을 계산하여 활성 중성미자 세 개와 비활성 중성미자가 한 개인 모델에서 비활성 중성미자가 존재 가능한 영역을 측정한다. (4)중성미자-원자핵 산란 단면적 연구 및 KDAR (kaon decay at rest) 연구 ○ 1단계 ◎ 연구 목표 JSNS^2 실험에서 사용되는 Reactor Analysis Tool (RAT) 또는 RAT-PAC (RAT, Plus 추가 코드)는 GLG4sim 시뮬레이션 패키지를 기반으로 하는 시뮬레이션 프레임이다. RAT은 보다 정확한 시뮬레이션을 수행할 수 있도록 사용자 지정 가능한 신틸레이터 물리 정보 및 사실적인 PMT 모델을 제공한다. RAT을 활용하여 JSNS^2의 검출기 시뮬레이션과 물리 물질 정보를 업데이트할 예정이다. 또한 JSNS^2 JADE를 이용하여 데이터 처리(data processing)를 하는데 여기에는 두 가지 주요 부분이 있다. ① 펄스 재구성(Pulse reconstruction) ② 이벤트 구축(Event building) 먼저 검출기 시뮬레이션 관련하여 작년에 테스트 데이터 획득 작업을 통해 신틸레이터 정보, PMT 정보, 온도 및 습도에 따른 변화 정보, 가속기 파워 및 트리거 관련 정보 등을 토대로 업데이트 중이며 RAT또한 보다 정확한 시뮬레이션을 수행할 수 있도록 사용자 지정 가능한 신틸레이터 물리 정보 및 사실적인 PMT 모델 및 환경에 따른 요인들을 업데이트를 목표로 한다. ◎ 연구 내용 본 연구의 1년차에 해당하는 올해는 검출기 시뮬레이션 및 RAT & JADE를 활용한 분석 프로그램 개발에 대해 연구를 진행하였다. RAT뿐만 아니라 이와 병행하여 JADE를 이용하여 데이터 처리(data processing)도 마찬가지로 펄스 재구성과 이벤트 구축에 영향을 주는 부분을 체크하며 실제 데이터와 비교하면서 업데이트를 진행하고 있다. KDAR 중성미자는 빔 타켓에서 생성되며 우리는 핵 또는 핵자와 중성미자 상호작용에 의해 생성된 뮤온을 검출하는 것을 목표로 한다. JSNS^2 검출기에서 위와 같이 prompt와 delayed의 coincidence로 KDAR 중성미자 상호작용 후보로 검출된다. 여기서 예상되는 백그라운드는 가장 지배적은 배경인 우주선이 포함된 백그라운드와 빔관련 백그라운드이다. 검출기 반응 효과를 이해하기 위해 KDAR 상호작용을 이용하여 시뮬레이션 하였다. KDAR visible energy spectrum은 여러 복잡하고 다양한 nuclear effects 로 인한 다양한 모델이 예측되고 있다. 이와 같은 이유로, 현재 어떠한 실험도 KDAR primary energy spectrum을 확인 하지 못 하였다. 이 연구의 목표 중 하나인 KDAR prompt event의 visible energy spectrum을 측정하여 많은 KDAR의 physics 모델을 비교 분석하였다. ○ 2단계 ◎ 연구 목표 LSND (Liquid Scintillator Neutrino Detector) 실험은 Los Alamos National Laboratory에서 가속기 중성미자 소스에서 생성되는 중성미자 수를 측정하는 신틸레이션 계수기(scintillation counter)이다. 본 연구인 JSNS^2 (J-PARC Sterile Neutrino Search at J-PARC Spallation Neutron Source)실험은 LSND 실험의 검증을 일차적인 목표로 하고 있으며, LSND 실험과 뮤온 붕괴에서 발생하는 중성미자 소스, 액체섬광검출용액을 사용한 타켓 물질, 역베타 붕괴 (IBD:Inverse Beta Decay)과정을 이용한 검출 방법, 선원으로부터 가까운 거리(24m)로 같지만 가돌리늄을 용해한 액체섬광검출용액을 사용하기 때문에 보다 향상된 signal/noise ratio 값을 기대한다. JSNS^2 검출기는 J-PARC MLF (Materials and Life science experimental Facility) 안에 중성미자 선원으로부터 24m의 가까운 거리에 설치되어 있으며 본 연구는 양성자 빔을 이용하여 큰 값의 Δm²영역에서 배경사건의 획기적인 감소를 통해(가돌리늄이 용해된 액체섬광검출용액을 사용 및 고성능의 빔 사용) 향상된 signal/noise ratio와 systematics를 이용하여 Δm² ~eV² 영역에서 비활성 중성미자를 탐색하고자 한다. ◎ 연구 내용 중성미자 실험에서 중성미자 데이터만큼이나 배경사건을 연구하는 것은 매우 중요하다. 실제로 중성미자 데이터를 받으면 얼마만큼 배경사건을 아는지에 따라 그 실험의 정확도가 올라가기 때문에 이를 연구하고자 한다. 가속기 중성미자 실험에서 역베타 붕괴과정을 통해 측정된 배경사건은 cosmic-muon, Michel electron, fast neutron, cosmic-gamma가 있다. cosmic-muon의 경우 검출기 외부 영역에서 charge를 이용한 muon cut 조건을 사용하여 선별할 수 있다. 이때 검출기 외부 영역에서 charge 스펙트럼을 확인하고 E > 200MeV보다 큰 부분을 선택하여 뮤온검출 효율을 계산할 수 있다. 이를 통해 외부 검출기의 윗부분과 아랫부분의 charge 분포에 각각 조건을 주어 cosmic-muon의 이벤트를 계산할 수 있다. 배경사건의 선별 조건은 다음과 같이 요약할 수 있다. ● multiple delayed cut ● external particle rejection ● michel rejection ● stopping muon rejection ● fiducial cut for PSD ● DIN likelihood cut 선별 조건은 빔이 작동할 때 샘플을 얻어 2.256 × 10⁸ beam spills에 적용되었으며, 이는 prompt 후보에 대한 총 비율의 26.8 ± 0.1이 도입되었으며 에너지 스펙트럼 과 vertex를 구하였다. 배경사건을 제대로 측정하기 위해서는 전체 비율을 물리적 요소로 분해해야 한다. 이를 위해 먼저 범 관련 성분이 있는지 확인해야 한다. 동일한 선별 조건에서 빔과 빔 오프 샘플 간의 스펙트럼 비교분석하여 스펙트럼은 에러 범위 내에서 일관되는 것을 확인하였다. 또한 prompt 후보에는 빔 유도 성분이 아닌 우주에서 온 유도 성분만 있는 것을 확인할 수 있다. □ 연구성과 검출기 및 검출기에 들어가는 신틸레이터 및 전자 장비 등에 대한 설치를 완료하고 J-PARC 양성자 가속기 빔을 이용한 테스트 데이터 획득을 실시하였다. 본 연구의 1년차에 해당하는 데이터 획득 분석 프로그램 개발은 JSNS^2 실험에서 검출기에서 RAT을 이용하여 데이터를 생성하고 JADE를 이용하여 이벤트를 재구성하는 프로그램 개발을 완료하였다. 또한 외부환경에 따른 변수 설정 및 검출기 장비의 노이즈 등을 제외한 데이터 획득 분석 프로그램의 업데이트를 주기적으로 하고 있다. 2년차에 해당하는 배경사건을 구하기 위해 beam-induced gamma 배경사건으로 floor gamma로 알려진 이 배경사건은 먼저 beam-induced 중성자는 검출기아래의 콘크리트 해치에서 포획할 수 있으며 여기서 gamma를 생성하는데 beam-induced gamma 배경사건의 비율은 ~160 ± 16Hz 추정된다. 다음으로 펄스 모양 판별(Pulse Shape Discrimination)은 IBD 신호와 fast neutron을 분리한다. fast neutron은 correlated 배경사건으로 PSD의 기능을 향상시키기 위해 검출기 타켓 안 17ton의 Gd-LS에 DIN (Diisopropylnaphthalene)을 용해하였다. Fast neutron과 michel electron을 구별하기 위해 Likelihood method, Convolutional Neural Network 등 여러 방법을 사용해 90%이상 효율을 얻었고 추가적인 개선을 통해 배경사건에 대한 이해도를 높일 수 있을 것으로 기대된다. □ 연구성과의 활용 계획 및 기대효과 가속기 중성미자 실험인 JSNS²는 기존의 LSND 실험과 MiniBooNE 실험을 검증하고 이를 더욱 향상해 비활성 중성미자에 대한 탐색 영역을 정밀하게 측정하고자 한다. 실험 특성상 반뮤온 중성미자가 반전자 중성미자가 변환되는 과정을 측정하기 때문에 통계량은 많지 않지만 배경사건의 비율이 상대적으로 정밀측정하게 되어 보다 향상된 결과를 구할 수 있을 것으로 기대한다. 또한 비활성 중성미자의 측정뿐만 아니라 양성자 빔을 활용하여 중성미자-원자핵 산란 단면적 측정 또한 중심핵 붕괴 초신성 연구에 많은 기여를 할 것이다. J-PARC 양성자 빔은 케이온을 생성할 수 있는 충분한 세기를 가지고 있어서 KDAR (kaon decay at rest) 연구에서 필요한 235.5MeV 단일 중성미자 빔을 만들어 낼 수 있다. 이를 통해 MiniBooNE 실험에서 나온 결과를 검증 및 향상할 수 있어 미래의 중성미자 산란 단면적 실험에 도움이 될 것으로 기대한다. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 여인성
• 주관연구기관 : 동신대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 비활성 중성미자;뮤온 붕괴;역베타 붕괴;액체섬광검출 물질; 2. sterile neutrino;muon decay;Inverse Beta Decay;Liquid scintillation;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 김호진
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. CT/CBCT 영상;방사선치료;인공지능;인공음영 저감;방사선치료결과 예측; 2. CT/CBCT Image;Radiotherapy;Artificial Intelligence;Metal Artifact Reduction;Radiation Outcome Prediction;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 구민희
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 삼중음성유방암;단세포 BioPhysical 분석;방사선치료 저항성;바이오마커 표적 나노프로브;방사선 감응성; 2. triple negative breast cancer;single cell clone biophysical analysis;radiation therapy resistance;biomarker-targeted nanoprobe;radiosensitivity;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 김광섭
• 주관연구기관 : 한국기계연구원
• 발행년도 : 20240200
• Keyword : 1. 나노구조체;그래핀;태양 복사에너지;능동제어;전기차; 2. Nanostructure;Graphene;Solar Radiative Energy;Active Control;Electric Vehicle;

□ 연구개요 Neutron stars are known to be made of dense matter described the theory of strong interactions, QCD. Establishing reliable predictions for the properties of QCD matter at the high densities of neutron star cores is, however, an extremely challenging problem. This program bridged the gap in the theoretical understanding of dense QCD by applying a holographic framework to model the strongly coupled physics. The framework will be anchored to the current knowledge of the QCD phase diagram stemming from lattice QCD, effective field theory, and perturbative calculations. This approach reduced the uncertainties of the QCD equation of state in the regime of high densities and low temperatures and to provide access to out-of-equilibrium observables such as viscosities and conductivities. It also produced predictions for the properties of the QCD phase transitions at low temperature and high density. □ 연구 목표대비 연구결과 The main objectives of the proposal were: * Construct a reliable (temperature dependent) equation of state, which significantly improves the state-of-art equations of state by using input from holography, and can be directly used in neutron star merger and core collapse supernova simulations. * Derive predictions for the physical transport coefficients (conductivities and viscosities) in the regime of dense QCD which are relevant for neutron star physics but largely unknown. * Derive predictions for the properties of the nuclear/quark matter interface, in particular the surface tension, which are similarly relevant and essentially unknown to date. These goals were met during the program. In addition, the equation of state of already applied to neutron star merger simulations. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) Reaching these main objectives produced essential input for the astrophysics community, including work on neutron stars, neutron star mergers, and core collapse supernovae. It also has applications to heavy-ion physics, in particular high-density heavy-ion collisions. Moreover this work works as a basis for further developments of strong coupling tools for dense QCD matter and compact astrophysical objects. (source : 요약문 2p)

• 연구책임자 : JAERVINEN MATTI OSKARI
• 주관연구기관 : 아시아태평양이론물리센터
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 게이지 / 중력 이중성;양자 색역학;중성자별; 2. Gauge/gravity duality;Quantum Chromodynamics;Neutron Stars;

□ 연구개요 항암제 내성 유방암 세포를 대상으로 항암제 내성과 전이, 방사선 내성간의 상관관계에 대한 종합적 분석을 통해 항암제 내성획득 예방전략 수립 및 항암제 내성 유방암 치료 표적을 위한 후보인자들은 발굴함. 또한 항암제 내성, 전이, 방사선 내성 간에 밀접한 연관성이 있음을 확인하였고, 특히 항암제 내성암의 경우 방사선에 대한 교차내성을 확인하는 등 항암제 내성암 치료를 위한 새로운 패러다임을 제시하기 위한 과학적 자료를 확보하였음 □ 연구 목표대비 연구결과 : 항암제 내성유방암 세포의 추가적 확보 : 항암제에 대한 교차내성 정보의 확보 : 항암제 내성 세포별 핵심인자의 발현양상 변화에 대한 자료 확보 : 항암제 내성암에 대한 유전발현 정보 자료 확보 및 항암제 내성획득 관련 공통인자의 발굴 : 천연물 유효성분을 이용한 항암제 내성관련 인자 표적화 가능성 제시 : 항암제 내성획득 관련 공통후보인자인 HOXA5 과발현 stable cell line 구축 : 동물실험을 통한 항암제 내성 극복 방안의 제시(morin의 항암제 내성암 종양의 성장 억제효과 검증) : 항암제 내성과 방사선(양성자빔), 전이와의 상관관계에 대한 기초 자료확보 : 항암제 내성획득 관련 공통후보인자인 HOXA5와 전이활성과의 상관관계 검증 : 항암제 내성획득 공통후보인자의 추가적 발굴 가능성을 제시 및 추가 연구의 필요성 입증 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 가. 과학적 중요성 : 항암제 내성암의 치료를 위한 새로운 후보표적의 발굴 가능성을 제시하는 연구 결과로 항암제 내성의 극복을 위한 치료전략수립을 위한 과학적 근거를 제공 : 항암제 내성암에 대한 표적치료 가능성을 찾고 기존 기전과의 통합성 연관성 분석을 통해 항암제 내성획득의 예방 및 내성암 치료를 위한 새로운 치료전략 수립의 기초자료를 수립 : 단일 항암제가 아닌 다양한 항암제 전반에서 발생하는 내성에 대한 극복 방안의 제시가능성을 보여주는 연구임 나. 사회․경제적 파급효과 : 항암제 내성암에 대한 표적 치료제 개발을 위한 새로운 패러다임의 제공 기반을 확보 → 치료제 개발에 따른 수입대체 효과 및 수출 (약 500억원/년의 수입 대체효과 및 수익 기대) : 재발암 발생의 감소로 인한 의료비 지출부담의 경감 (4,100만원/1인의 의료비 경감기대) : 유전자 분석 기술을 기반으로 한 항암제 내성획득 가능성 진단을 위한 키트 개발로 의료보험 급여비의 경감 (약 6,300억원/년의 의료보험 급여비 지출경감기대) : 심층적 분석, 적용범위의 확대를 위한 연구지속성 확보로 연구 인력의 양성(대학원생 및 연구원: 3명/년) : 기술이전을 통한 지역의료 시설 및 바이오 제약업체를 기반으로 한 항암제 내성암 치료 클러스터 구출을 통한 난치암 치료제 개발연구 및 생산을 위한 지역맞춤형 인프라 구축과 그에 따른 고용 창출 기대(약 15명/년) (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이규식
• 주관연구기관 : 동국대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 항암제 내성;유방암;교차내성;전이;치료표적; 2. Anticancer drug resistance;Breast cancer;Cross resistance;Metastasis;Therapeutic target;

□ 연구개요 재생의학에 있어서 줄기세포를 세포치료제로 이용하기 위해서는 면역 적합성의 극복이 필요함. 이를 위해 환자의 세포를 추출하여 체세포 핵치환 또는 유도만능줄기세포를 제작하여 다시 환자에게 이식하는 방법이 가장 보편적으로 알려져 있으나, 이는 자신의 세포를 이용해야하기 때문에 세포치료제로서 일부 제한점이 있음. 본 연구의 목표는 기존의 만능공여자 세포주 구축에 따르는 여러 약점을 보완하기 위해 체세포 핵치환 기술을 이용한 만능공여자 세포주를 구축하여, 분화된 면역세포의 면역회피 기전 및 세포치료제로서의 안전성 검증을 통해 체세포복제 만능공여자세포의 전임상 단계 연구적 가치를 입증하고자 함 □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구에서는 B2M 유전자를 표적으로하여 HLA class I 분자의 넉아웃을 통해 동종 T세포의 반응을 유도하지 않는 ‘Off-the-shelf’개념의 면역거부회피를 통해 저면역세포치료제를 개발하고자 연구를 진행하였음. 본 연구는 저면역원성 체세포복제 배아줄기세포를 수립하여 NK세포와 γδ T 세포로 분화를 유도하여 B2M 유전자가 소실되어도 정상적인 면역세포로의 분화 가능성을 제시함. 나아가서, 저면역 만능공여자 체세포복제 배아줄기세포주 수립을 위해 B2M 유전자를 표적으로 하여 HLA class I 분자를 넉아웃하고, 이어서 CIITA유전자를 표적으로 하는 HLA class II transcription factor를 넉아웃 하여, 항생제 처리를 통한 세포주 선발을 진행하였음. 기존의 면역관련 유전자 편집세포주의 체세포복제 배아줄기세포주 수립의 가능성을 높이고자 NMN을 체세포복제배아에 처리하여 배아줄기세포주 수립을 위해 배반포 품질을 향상시키는 연구에 도입하였음. 체세포복제 후 난자에 NMN을 처리하여 각 그룹별로 배반포 갯수, 생성된 배반포의 전체 세포수 및 내부세포괴 갯수의 분석을 통해 체세포복제 배반포 품질을 향상시키는 결과를 획득하였음. 나아가서 기확립된 Class I/II 넉아웃 유전자 편집 세포주를 사용하여 체세포복제시 CD47을 주입하여 다중 유전자 편집 체세포복제 배아줄기세포주 수립을 목표로 연구를 진행하였음. 하지만 의외의 결과로 CD47을 overexpression 시킬 경우 체세포복제 배반포 생성이 높은 효율로 증가되는 것을 확인함. 또한 본 연구의 연장선으로 6주령의 human fetus skin fibroblast cells 분리하여 대량 배양하였으며, 공여자 적합성 평가 완료하였음. 목표대비 결과를 끌어내는 게 순조롭지 않았으나 연구과정 중 의도치 않은 여러 발견을 통해 특허출원을 하고 목표에 가까운 결과를 도출하였음. □ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 면역결핍 체세포복제 배아줄기세포주 수립 기술은 그동안 만능공여자 배아줄기세포주 구축에 따르는 여러약점들을 보완할 수 있으며, 그 외의 많은 유전자 편집 체세포 복제 배아줄기세포 치료제를 개발하는 데 있어 활용가능성을 기대할 수 있음. 기존의 체세포복제 배아줄기세포주 수립의 장애를 극복하기 위해 발굴한 고품질 체세포복제 배반포 생산 효율인자는 각종 체세포복제 배아줄기세포주 세포치료제 개발에 도입하여 낮은 복제배아 효율을 극복할 수 있는 원천기술 개발로의 활용 가능 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이아름
• 주관연구기관 : 차의과학대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 체세포복제;만능공여자세포;배아줄기세포;면역세포분화;면역세포치료제; 2. Somatic Cell Nuclear Transfer;Universal Donor Cells;HLA class I;HLA class II;Immune Cells;

□ 연구개요 선행적 재활치료를 통해 방사선 치료 후 발생하는 림프부종을 감소시키고, 치료 후 발생한 림프부종 증상완화를 통해 유방암 환자의 삶의 질을 높이며, 더불어 유방암 치료 후 발생하는 수술흉터 구축, 유착성 관절낭염, 근위축, 피로도 증가 같은 근골격계 합병증 또한 예방하여, 최종적으로 기존의 유방암 환자 방사선 치료요법과 함께 시행할 수 있는 병용 재활치료 프로토콜을 정립하고자 한다. □ 연구 목표대비 연구결과 1. 방사선-재활치료 프로토콜 확립 - 유방암 방사선 치료 후 림프순환 마사지 및 운동프로그램 설립 - 4주간의 단계적 재활운동 프로그램 정립 2. 방사선-재활치료 연구 진행 - 사전 검사(부종, 어깨관절 운동범위 평가) 진행 - 연구 전, 후 림프신티그래피 진행 - 림프부종 예방 재활치료 시행(도수림프배출법 및 근골격계 회복운동) - 삶의 질 및 피로도 설문 진행 3. 환자군 모집 - 총 31명의 환자 등록, 6명 환자 중도탈락, 최종 25명 환자가 최종 등록됨. 4. 연구 현황 및 관련 논문 - 최초의 편측의 유방암 수술 후 방사선 치료가 예정된 환자 중 연구를 희망하는 환자를 대상으로 연구를 진행함으로써, 환자 모집에 있어 시간이 많이 소요되는 점 감안하여 연구 3년차 종료시점까지 환자군 모집을 진행하였음 - 3년차 종료시점까지 모집된 환자 31명의 데이터를 분석 및 논문 초안 작성 중에 있으며, 1년 이내에 논문으로 출판할 예정임. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 유방암 환자에게 방사선 치료와 병행하여 선행적 림프부종 재활치료를 적용함으로써, 림프부종의 발생률을 감소 또는 완화시키고 동반되는 많은 근골격계 후유증들을 조기에 억제 및 예방하여 유방암 환자들의 삶의 질을 크게 향상시키며, 지속적인 유방암 치료 진행에 있어 치료 순응도를 높일 수 있을 것임. 재활의학과, 방사선종양학과 및 핵의학과 등 유방암 치료의 다학제적 연계를 통해 환자에게 보다 효율적인 의료서비스를 제공하고, 의료만족도와 삶의 질의 높은 향상을 가져올 수 있을 것임. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 도환권
• 주관연구기관 : 인제대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 림프부종;유방암;재활;방사선치료;회복운동; 2. Lymphedema;Breast cancer;rehabilitation;Radiation therapy;Remedial exercise;