□ 연구개요 ● 본 연구과제의 궁극적인 목표는, 통합 방법론 (integrative approach)을 기반으로 (1) NPC 및 핵막를 통해 일어나는 HPV(인유두종 바이러스)의 다이내믹한 감염 과정을 분자수준에서 규명한다. HPV 감염의 다이내믹한 복잡성을 고려하여 물리학 / 화학 / 생명과학 / 의과학 / 계산 과학적 방법을 아울러 여러 다양한 데이터를 통합적으로 적용한다. (2) 위에서 얻어진 연구 결과를 다른 바이러스의 감염과정 규명에도 확장하여 독창적인 생물학적 발견과 이해, 그리고 의학적 진단과 질병퇴치의 토대가 되도록 한다. ● HPV의 세포핵 내부 감염 과정을 분자 수준에서 좀 더 자세히 알게 되면, 이는 궁극적으로 바이러스의 감염을 막는 antiviral therapy의 개발에 중요한 밑거름이 된다. 이는 기존 예방 백신의 영역 밖인 바이러스의 핵막/NPC를 통한 유전정보 전달과정을 막는 새로운 치료용 백신 및 치료제 개발에 대한 토대를 제공한다. □ 연구 목표대비 연구결과 ● 대표적인 Viral System중의 하나인 HSV-1의 Self-assembly에 관한 리뷰 논문을 비롯하여 총 4편의 논문을 발표하였다. (1) 기존에 알려져 있거나 새롭게 생성되는, 대용량의 생명 정보 및 실험 데이터를 물리/화학/생명/계산과학 등 학문의 경계를 넘어, 통섭/통합적으로 아우르는 보편적인 integrative approach를 개발 및 확장시켜왔다. (2) SAXS 장비 실험실 셋업 및 최적화 작업: ● NPC 구성 단백질들이 HPV Capsid-Importin 복합체와 어떻게 상호작용을 하는지를 명확히 규명하기 위해 Small angle X-ray scattering (SAXS) 실험을 준비하였다. ● SAXS 실험을 위해 Xenocs Nano-inXider라는 in-house SAXS 장비를 본 연구실에 2019~2020년에 구축하였고, preliminary data를 얻기 위한 최적화 작업을 진행하였다. (3) Cryo-EM 최적화 작업: ● Cryo-EM / Tomography 를 이용해서 importinβ—capsid 복합체가 실제 NPC의 cytoplasmic filament에 도킹하는 과정을 관찰하기 위해 세포를 배양하고 급속동결 후 세포핵과 NPC를 관찰하는 실험을 진행하였다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ● 현재 시판 중인 예방 백신 (가다실, 써바릭스, 가다실 9)은 중화 항체를 생성 하여 HPV 감염을 막는 방식으로서, 모든 type 의 HPV 를 예방할 수는 없다. HPV의 세포핵 내부 감염 과정을 분자 수준에서 좀 더 자세히 알게 되면, 이는 궁극적으로 HPV의 감염을 막는 antiviral therapy의 개발에 중요한 밑거름이 된다. 이는 기존 예방 백신의 영역 밖인 HPV의 핵막/NPC를 통한 유전정보 전달과정을 막는 새로운 치료용 백신 개발에 대한 토대를 제공한다. - 의학적으로 중요한 antiviral 치료제의 개발에 적용되면 궁극적으로 병원, 제약회사, 바이오 벤처 회사 등에 기술 이전 및 사업화가 가능하다. 현재 치료용 백신은 ‘바이오리더스’, ‘제넥신’ 등 국내 제약사들이 임상 연구를 진행하고 있어, HPV 감염 과정을 규명하면 이러한 국내 바이오벤처 회사 등에 기술 이전을 통한 사업화가 용이하다고 본다. - 향후 국내외에 이와 관련한 새로운 연구센터를 설립할 수 있고, 다른 바이러스 (HIV, Zika, Ebola 등)의 NPC를 통한 감염과정으로 확장하여 의학적 진단과 질병 퇴치에 크게 공헌할 수 있다. ● 본 연구는 학제 간의 장벽을 넘어 생물, 물리, 화학, 계산과학 등 여러 학문분야의 융합을 통해 새로운 영역을 개척하는 다학제적 연구이다. - 기존 학계에서 단편적으로 물리/화학/생명/계산과학 학문영역의 인위적인 분류를 따라 유통되거나, 개별적으로 database에 저장되어 왔던 '생명 정보' 및 '실험 데이터'들을 통합적으로 사용하게 됨으로써, 데이터 통합과정을 통해서 얻은 최종 결과물의 효율성, 정확성, 해상도, 그리고 완결성을 극대화한다. - 기존의 이론의 틀에서 벗어나 실용적 문제 해결 능력을 갖춘 연구자를 배출하여 학계 및 산업계에 경쟁력 있는 인력을 키워낼 수 있다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김승중
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20221200
• Keyword : 1. 통합 방법론;계산 생물학;핵공막 복합체;바이러스 감염;저온 전자현미경; 2. Integrative approach;Computational Biology;Nuclear Pore Complex;Viral Infection;Cryo-Electron Microscopy;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 기생식물 야고와 숙주식물 억새간의 유전자 이동 분석 ◼ 전체 내용 기생식물의 야고내의 세포소기관(엽록체, 미토콘드리아) 및 핵유전자에 대해서 NGS기술을 활용하여 세포소기관내의 유전자 이동 혹은 수평적 유전자 이동에 대해서 연구를 수행함 ◼ 1단계 ❏ 목표 기생식물 야고의 유전자 이동분석 ❏ 내용 야고내의 엽록체 유전자가 미토콘드리아로의 세포내 유전자 이동을 확인하였으며, 야고내의 엽록체 2개의 엽록체 유전자의 경우 숙주식물인 억새에서 야고로의 이동이 이루어졌음을 밝혀냄 □ 연구개발성과 기생식물인 야고내의 엽록체 유전자가 미토콘드리아로의 세포내 유전자이동이 일어난 것을 밝혀냈으며, 이밖에 숙주식물인 억새에서 기생식물인 야고로의 이동 또한 다른 식물에서 야고로의 유전자 이동이 일어난 것을 밝혀냄 (SCI 논문 1편 투고) □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 기생식물로 구성되어 있는 열당과내의 세포소기관 연구에 대한 기초자료 제공 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 최경수
• 주관연구기관 : 영남대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 엽록체 유전체;미토콘드리아 유전체;세포내유전자이동;수평적유전자이동;염기치환률분석; 2. chloroplast genome;mitochondrial genome;intracellular gene transfer;horizontal gene transfer;substitution rates;

연구개요 · RIS와 spontaneous sarcoma간의 임상적 특성의 차이는 세포적, 유전적인 차이 보다 종양이 발생하는 in vivo의 환경적인 차이(inflammation, hypoxic environment) 에서 비롯되었을 가능성이 있다는 가설을 증명한다 (즉, cell, DNA level의 유의미한 차이는 없을 수도 있다) · 따라서 세포의 성장 특성, DNA sequencing 등이 큰 차이가 없음을 증명하고 in vitro에서 진행하는 radiotherapy나 chemotherapy에 대한 반응 유사성을 찾는 것을 목표로 한다 · 하지만 만약 이러한 세포학적 특성에서 significant difference가 나타난다면 RIS와 Spontaneous sarcoma의 임상적 특성 (RIS의 poor prognosis)의 차이는 세포적 특성에서도 영향을 받았을 가능성이 있고 그에 따른 적합한 치료 방법을 유추해 볼 수 있다. 연구 목표대비 연구결과 ◼ 선행 과제에서 수립된 방사선 유발 육종의 세포주를 이용한 후속 연구로, 드물고 완치가 어려운 방사선 유발 육종의 종양학적 특성을 연구하여, 최적의 치료 방법을 고안하고자 함. ◼ 자연 유발 육종과 비교하여 종양학적 특성을 분석 - 종양 성장 속도, 성장관련 인자 발현, 항암제 및 방사선으로 인한 성장 억제 반응 (치료 효과) 비교 결과) 실제로 방사선 유발 육종과 자연 유발 육종의 세포적 특성에는 큰 차이가 없음을 증명하였고, 방사선 노출로 인해 발생한 종양이 특별히 항암제/방사선 민감성이 떨어지는 것이 아님 역시 밝혀냄. ◼ 방사선 유발 육종의 세포주유래 암조직 이식 (cell line-derived xenograft, CDX) 동물 모델수립을 통해 다양한 항암제 및 면역 치료 등에 대한 감수성을 확인할 수 있는 기틀을 마련 결과) 다양한 항암제 선별 실험 수행을 통하여 기존 자연 유발 육종과 상이하지 않음을 알게 되면서, 전장 유전체 분석을 통한 방사선으로 인한 암 발생에 더 초점을 맞추게 되어 xenograft 모델의 중요도가 감소하였음. Xenograft 는 보다 target을 특정한 후 수행할 계획임. ◼ 희귀 암종인 방사선 유발 육종의 세포주 유래 암조직 이식 모델의 개발은 이후 다양한 특성분석 및 효능 평가의 기본이 됨. 결과) 1. 여러 항암제(docetaxel, cisplatin, doxorubicin, olaparib) 들을 테스트해보았을 때 docetaxel에 더욱 민감한 반응을 보였으며, 2. 수립한 1가지 세포주 뿐만 아니라 여러 건의 환자 기반 세포주 수립을 시도중임. 국내 최고 세포주은행과의 협업에도 성공률이 낮을 만큼 세포주 수립이 어려운 암종이므로 이는 본 연구의 중요도를 설명할 수 있겠음. 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) ◼ 본 연구진이 진행해온 방사선 유발 육종 연구는, 최근까지 발표된 논문들에 비해 검체의 수집과 분석의 양적, 질적 측면에 있어서 세계적으로 독보적임. 특히, 자료조사 과정에서 미국에서 수립했다고 발표한 방사선유발육종은 이미 사멸해버린 상태로, 본 연구진의 세포주가 세계 유일한 방사선유발육종 세포주임. ◼ 본 연구의 결과를 바탕으로, 방사선 유발 종양의 진단과 치료에 있어서 치료 방침 결정 및 효과적인 약제 적용에도 시도해볼 수 있었음. ◼ 희귀한 세포주를 확보하였으므로 이후의 cell engineering을 통한 therapeutic modulation의 기반을 마련할 수 있었음. ◼ 또한 관련 분야 후학들을 교육함으로써, 박사 학위 및 전문가 인력들을 배출에 기여함. 현재 본 과제 관련으로 서울대학교 의학과 박사 학생이 학위 과정 중에 있음. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 장지현
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 방사선;종양;육종; 2. Radiation;Tumor;Sarcoma;

□ 연구개요 각 장기의 움직임/형태변화 정보를 결합하여 Augmentation 방법을 최적화하는 알고리즘을 연구하여, 개별환자 CT정보만 사용하는 자동도해 알고리즘을 개발하고, 셋업 CT의 품질 고도화을 구현하여 빅데이터 없이 단계적 지능형 네트워크 (셋업CT 고도화, 환자특이적 학습데이터 생성, 장기의 자동도해)를 개발하여 On-line ART를 가능하게 함. □ 연구 목표대비 연구결과 환자 셋업용 CT 고도화 : 환자 셋업용 저화질의 MVCT와 고화질의 kVCT 영상을 이용하여 딥러닝 cycleGAN 네트워크를 이용하여 셋업용 MVCT를 synthetic kVCT로 변환하여 영상 품질을 고도화에 성공함. 고화질로 변환된 MVCT는 셋업영상으로서의 환자의 내부장기의 위치는 유지되면서 영상의 대조도 및 영상품질지수는 kVCT와 유사하게 측정됨. 주요 장기에서 kVCT와 유사한 HU분포 값으로 선량계산에도 적합함을 확인함. 환자 특이적 학습데이터 생성 : 동일한 환자의 2회 촬영한 두 세트의 kVCT 영상을 이용하여 환자 특이적 augmentation 방법을 개발함. 두세트의 kVCT 정합과정에서 발생하는 Deformable Vector Filed (DVF)변화를 딥러닝을 통해 학습하며 학습단계에서 추출한 DVF를 적용하여 원본CT에서 변형된 100 개 세트의 kVCT를 성공적으로 생성하여, 환자 특이적 augmentation을 수행함. 장기의 자동도해 :두 개의 kVCT에서 생성된 환자 특이적 학습데이터를 가지고 딥러닝 기반 U-net segmentation 알고리즘을 학습하여 kVCT의 전립선 주변 장기 Dice coefficient 90% 이상의 정확도를 보여주었음. 위 3가지 방법들을 통합하여 두 개의 kVCT 영상으로 학습한 장기의 자동도해 모델에 고도화된 MVCT 영상을 전달학습으로 자동도해를 진행함. 고화질로 변환된 MVCT에서의 자동도해결과 femoral head의 경우 80% 이상의 정확도를 보여주지만, bladder, prostate, rectum의 경우 영상고도화를 하여도 유사한 장기 사이에 HU분포 구별이 어려워 50% 정도의 정확도를 보임. 전립선 암이 아닌 타 장기에서의 활용 가능성 평가와 영상 고도화 방법의 추가적인 연구가 필요로 함. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ■ 임상적 측면 - 본 과제로 전립선 암의 적응방사선 치료의 자동화 구현이 가능해 지면, On-line ART가 실현되어 개인 맞춤형 방사선 치료가 실현 될 것으로 기대됨. 또한 타 질환의 On-line ART 치료 확장 가능함. ■ 기술적/학문적 측면 - 의료에서의 인공지능 적용은 세계적인 추세이며, 앞으로도 부가가치가 큰 사업으로 전망되고 있음. 현재 우리나라에서도 몇 군데의 의료 기관에서 인공지능을 활용한 환자 진료 및 치료를 개발 하고 있으나, 방사선 종양학에서 상용화된 기술은 없기 때문에, 본 연구결과는 상용화 기술로 발전 가능함 ■ 사회적/경제적 측면 - 본 프로젝트는 의료 융합 기술의 발전에 기여할 것으로 예상된다. 국내의 고도화된 IT/ software 기술의 의료기술에 적용함으로써 관련 산업의 국내성장에 기여할 수 있을 것임. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 한영이
• 주관연구기관 : 성균관대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 적응 방사선 치료;딥러닝;영상 고도화;자동도해;영상증강; 2. Adaptive Radiation therapy;Deep learning;Image improvement;Auto segmentation;Image augmentation;

□ 연구개발 목표 ○ 방사선 분야 국제협력 네트워크를 활용한 공동협력사업 강화를 통한 글로벌 허브 구축 ○ 온/오프라인 정보교류 기반 고도화 및 활성화를 통한 정보교류기반 확충 및 정보교류 촉진 ○ 협력 기관(조직)과의 국제협력 강화 (국가/지역별 전문기관과 국제협력 확대) ○ 방사선 및 동위원소 분야 우리 기업의 해외진출 지원 ○ WCI 사무국의 안정적 운영을 위한 사업발굴 및 기반 강화 □ 연구개발 내용 ○ (글로벌 허브 구축) 방사선 분야 국제협력 네트워크를 활용한 공동협력사업 강화 가. 국제 협력네트워크 활용 개도국 대상 교육과정 공동 개발 및 운영 - IAEA-WCI 협력(KOICA ODA기금 활용) 교육 개발 및 운영(연 1회) 나. WCI 세계동위원소대회(ICI) 공동개최 - ICI 프로그램 공동 개발, 홍보 등 컨트롤타워 역할 수행 및 차기 ICI 공동개최 - 2022년 ICI 개최 기관 공모, 평가 및 선정 ○ (정보교류기반 확충 및 정보교류 촉진) 온/오프라인 정보교류 기반 고도화 및 활성화 가. 온라인 정보교류 채널 품질 개선 및 활성화 - 온라인 정보시스템(WCI 홈페이지/커뮤니티) 고도화 및 이용 확대 방안 마련/운영 나. 동위원소 분야 세계 최신 정보 교류 기반 고도화 및 활성화 - 월간 영문 정보지(WCI 뉴스레터) 품질 개선 및 전 세계 1천여명 이상의 전문가 대상 배포(월 1회) - 동위원소 최신 정보 수집 배포를 통한 한국의 선진 과학기술 홍보 다. 전 세계 최신 연구정보 수집 및 국내 확산 - 세계 방사성동위원소 이용, 정책, R&D 등 정보 확산 - 한국방사선진흥협회 및 한국원자력산업협회 소식지 통한 국내 전문가 2차 배포 ○ (협력기관(조직)과의 국제협력 강화) 국가/지역별 전문기관과 국제협력 확대 가. WCI-한ᆞ중ᆞ일 동위원소 다자간 협력 채널 활성화 - WCI-한ᆞ중ᆞ일(CJK) 협력회의/실무그룹 회의 개최 나. WCI-한(KARA), 중(CIRA), 일(JRIA), 인도(NAARRI) 등 양자 협력채널 활성화 - 전문가회의, 세미나, 포럼, 등 공동개최/참석 및 정보/인력교류 촉진 ○ (기업의 해외진출 지원) 방사선 및 동위원소 분야 우리 기업의 해외진출 지원 가. WCI 교육과정 참여국가/기관별 우리 기업의 해외진출 가능성 타진 및 지원방안 모색 - IAEA-WCI 협력 교육과정 참여자 대상으로 설문 조사를 통해 기본 정보 수집 - KOICA ODA 자금을 활용한 우리 기업의 해외 진출 가능성 타진 및 지원 방안 마련 나. 해외 연구자/바이어/공급자 발굴 및 초청 세미나, 기술상담회 등 운영 ○ (운영기반 강화) WCI 사무국의 안정적 운영을 위한 사업 발굴 및 운영 가. WCI 회원 확대 프로그램 개발 및 운영 - 세계 동위원소 유관 기관 광고, 국제회의 홍보 등 회원 유치 활동 나. WCI의 안정적 운영을 위한 중장기 프로그램 개발 - 재정위원회 주기적 개최 및 프로그램 개발 다. WCI 사무국 운영 - WCI 규정 개정, 단체/개인 회원과 홈페이지 관리, 주요 위원회 관리 등 □ 활용계획 및 기대효과 ○ WCI 정보교류 활성화를 통하여 수집된 해외정보는 국내 기업의 현지시장정보로 활용 가능 ○ 국제사회 방사선기술 분야에서 우리나라 국제협력 위상 제고 및 리더십 확보 ○ 개도국 방사선기술 지원 활동을 통해 잠재적 수출대상국 확보 및 기업과 직접 교류기회 제공 ○ 기업의 유망시장 파악 및 국내 방사성동위원소 발전 중장기 전략수립 자료로 활용 가능 (출처 : 요약문 3p)

• 연구책임자 : 송우근
• 주관연구기관 : 한국방사선진흥협회
• 발행년도 : 20220100
• Keyword : 1. 세계동위원소기구;세계동위원소대회;방사성동위원소;국제협력;정보교류;방사선기술 지원;방사선기술 이용확대;해외진출; 2. WCI;ICI;Radioisotope;International Cooperation;Information Exchange;Radiation Technology Support;Radiation Technology Promotion;Export;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 인간화마우스를 활용하여 선량에 따른 방사선피폭진단마커 발굴 ◼ 전체 내용 -1차년도 연구: 최적의 인간화마우스 제작 기법 확립 -2차년도 연구: 제작된 인간화마우스 이용하여 선량에 따른 방사선피폭 모델 구축 -3,4차년도 연구: 후보 바이오마커 검증을 통한 최종 바이오마커 선정 □ 연구개발성과 - 기존 동물모델의 장점을 극대화하고 단점을 최소화한 새로운 인간화마우스 제작 방식 확립 - 방사선 피폭 시, 신속한 환자 스크리닝, 군별 분리, 군에 따른 적절한 의료처치가 이루어질 수 있는 조기 진단 바이오마커 발굴 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 - 동물실험 결과를 인간에게 외삽하는 과정에서 발생하는 불확실성을 감소시켜 비임상연구에서 임상연구로의 적용 가능성을 극대화함. - 방사선 피폭대응 방식을 선진화하여 궁극적으로 사고 피해 최소화. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 서진희
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20220500
• Keyword : 1. 바이오마커;전신조사;마이크로RNA;인간화마우스; 2. Biomarker;Total body irradiation;microRNA;Humanized mice;NSG-SGM3;

□ 연구개발 목표 본 연구개발은 급성 방사선 위장관 증후군 질환 모델 구축 및 이를 활용한 바이오마커를 발굴하고 그것의 임상적, 병리학적, 분자생물학적 기능 규명을 통해 급성 방사선 위장관 증후군 제어를 위한 기반기술과 치료 후보를 확보 및 효능을 평가하고자 함. □ 연구개발 내용 1. 급성 방사선 위장관 증후군 마우스 모델 구축 및 질환 제어용 바이오마커 발굴 ○ 급성 방사선 위장관 증후군 마우스 모델을 구축하고 장관 조직에 대한 유전체/전사체 분석을 통해 질환 제어용 바이오마커의 대량 발굴 ○ 생물학적 정보 분석을 통해 임상적으로 유의미한 질환 제어 후보의 선별과 유전자 변형 마우스 및 세포주의 제작 2. 선별된 바이오마커에 대한 유전자 결손 및 야생형 마우스를 이용하여 급성 방사선 위장관 증후군의 치료 후보에 대한 기능 분석 ○ 유전자 결손 및 야생형 마우스에서 방사선을 복부에 조사 후 유발되는 임상증상과 생존율을 비교분석 ○ 세포 및 분자생물학적 데이터를 확보하여 급성 방사선 위장관 증후군의 질환 제어용 바이오마커의 유효성 분석 3. 질환 모델 및 방사선 유도 대장염 환자 샘플에서 임상적 유효성 검증 ○ 질환 모델에서 병리학적, 분자생물학적 데이터를 확보하여 급성 방사선 위장관 증후군의 질환 제어용 바이오마커의 유효성 분석 ○ 방사선 조사된 인체 조직 병변에서 바이오마커의 발현 증감 여부와 임상적/병리 소견과의 상호 일치도 분석을 통해 바이오마커의 임상적 유용성을 평가 4. 급성 방사선 위장관 증후군 모델에서 타겟 유전자 활성화물질의 효능 분석 ○ 타겟 유전자 활성 물질을 대량 스크리닝 세포 모델을 통한 선별 ○ 구축된 동물모델에서 in vivo 효능 분석: 실험군(전처치, 후처치군)과 대조군사이의 체중변화 및 생존율, 염증반응 및 장점막 세포 사이의 연결 관련 물질의 발현, 장내투과성 의 차이 측정 □ 활용계획 및 기대효과(응용분야 및 활용범위 포함) ○ 기술적 측면: 방사선에 의해 생체 반응 네트워크 핵심 조절인자의 기능 규명을 통한 급성방사선증후군의 병인에 새로운 기초지식 제공, 방사선 생물학 분야의 선도적 지식 제공 및 방사선 보호제 개발에 주춧돌이 될것으로 생각됨. ○ 사회경제적 측면: 암은 가장 흔한 사망원의 하나이며 전체 암환자의 수는 계속 증가하며, 이들 중 50%가 방사선 치료를 받고 있어 향후 위장관 방사선 보호제를 개발함에 기여함으로써 암환자에 큰 희망을 될 수 있음. ○ 세계의 방사선 증후군 치료 시장은 2016년 46억 5,500만 달러에서 2024년까지 82억 5,600만 달러에 이를 전망이며, 2016-2024년간 연평균 복합 성장률(CAGR)은 6.57%를 나타낼 것으로 예측됨. 향후 임상시험을 통해 보호제 개발까지 진행될 경우 세계 공공보건 증진에 기여할 뿐만 아니라 막대한 경제적 이윤 창출할 수 있음. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김섭
• 주관연구기관 : 충남대학교
• 발행년도 : 20221200
• Keyword : 1. 급성방사선위장관증후군;방사선 보호제;바이오마커;마우스 모델;유전체 분석;방사선 치료;방사선 치료부작용;암; 2. Gastrointestinal acute radiation syndrome;Radioprotector;Biomarker;Mouse model;Genome-wide analysis;Radiotherapy;Radiation induced toxicity;Cancer;

□ 연구개요 핵 수용체중의 하나인 LRH-1 저해가 종양대식세포로의 분화를 억제하여 암세포 친화적 미세환경을 구성하지 못하게 하는 기전 연구 및 저해제 발굴을 목적으로 함. 저분자 합성신약을 통한 기존 면역항암제의 단점을 극복하는 신규물질 개발을 최종목표로 하며, 현재 LRH-1 타겟으로 한 임상연구중인 항암제가 없어 차별화 된 solid tumor에 대한 저해제 발굴 및 바이오마커 발굴연구의 필요성을 갖음. □ 연구 목표대비 연구결과 1, 2년차에서 LRH-1이 mouse macrophage에서는 작동하나 Human macrophage에서는 종양미세환경을 조절하는 key factor가 되기 어려움을 알게 됨. 따라서 Human macrophage에 맞는 연구를 3차 년도에 다시 시작하여 신규 조절인자를 밝힘. 연구 최종목표에서는 이를 조절하는 신규 물질을 도출하고자 하였으나, 기간 및 연구금액적인 부분의 한계가 있어 신규 물질의 개발은 진행되지 못함. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) Human macrophage에서 종양미세환경을 조절할 수 있는 가능성을 지닌 핵수용체를 몇 가지 확인하였고, 그 중 가장 발현이 높은 한가지 타겟을 선정하여 연구를 진행하였을 때, 종양대식세포의 특징을 갖는 마커의 감소를 확임함. 이를 토대로 추후 연구에서 핵수용체를 타겟으로 할 때, 이미 개발되어있는 저해제를 통해 in vivo연구에서의 효능을 확인 한 뒤, 현재 저해제로 개발되어 있지않은 다른 타겟의 신규 저해제를 개발해보고자 함. 또한 핵수용체를 직접적으로 저해하지 않고 이를 후성학적으로 저해가능한 부분에 대한 연구도 고려하고 있어, 향후 타겟하기 어려운 핵수용체를 간접적으로 저해할 수 있는 방법도 고려중임. 최종적으로 종양미세환경을 파괴시킬 수 있는 저해제 개발을 목표로 함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 전희전
• 주관연구기관 : 대구경북첨단의료산업진흥재단
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 종양대식세포;암;저해제;핵 수용체; 2. Tumor associated macrophage;Cancer;Inhibitor;Nuclear receptor;

□ 연구(기획)의 목적 및 내용 본 연구의 목적은 인공지능기반 방사선 영상치료 협력 논의를 위한 국제 워크샵 개최로 제안 기술의 고도화된 구현을 위해서는 서로 다른 학문적 배경을 가지는 각 기관간의 참여 교수 및 연구원들간의 이해도 향상을 위해 워크샵을 진행하여 인공지능기반 방사선 영상치료기술에 대한 참여 연구원들의 이해도를 높이고, 이를 통해 공동 연구의 활성화를 도모함 □ 연구(기획) 성과 • 기존 시장의 전 세계 점유율 1위 기업과 인공지능 연구를 다수 진행한 대학을 포함한 공동연구개발 기관들을 방문함. • 스위스측 개발 담당인 Reconstruction algorithm에 대한 선행 연구 및 국내 주관기관 담당인 auto segmentation 기술에 대해서 기초 연구 및 선행연구 결과를 공유함. • 각 국 연구팀들과의 교류 및 진행사항들을 공유하는 세미나 통해 연구 협력사항들을 확인함. • 이 외에도 공동연구개발기관간 매달 정기미팅 진행함으로써 성공적인 공동기술개발을 위해 노력하고 있음. □ 연구(기획) 성과의 활용계획(기대효과) 1) 시장 선도적인 AI 기반 CBCT 영상화 기술개발 : • 공동연구를 통해, AI 기반 CBCT 영상화를 개발하여, 치료계획의 계산적, 절차적 복잡도를 감소시켜 보다 우수한 적응형 정밀 암 치료라는 기술 혁신을 하고자 함. • 또한, planning CT를 쓰지 않고 CBCT를 AI로 개선하여 활용함으로써, 저선량 저비용 효과를 볼 수 있음. 이를 통해 에너지 절약이 가능하며, 환자에게 부담이 될 수 있는 방사선 피폭량을 줄이고, 기존 장비 절반의 판매단가로 환자의 금전적 부담을 감경하는 등 치료환경을 개선할 수 있음. 2) 암 환자를 대상으로 하는 신약, 시술, 수술, 방사선치료 임상 연구에서 표준 치료로 방사선치료의 시행 시 방사선치료 질 관리 프로그램에 활용 가능 • 연구자가 임상 연구에 맞는 치료 표적과 정상 장기 체적을 정의하여 방사선치료 자동화 플랫폼을 활용한다면, 의사 간 방사선치료의 편차가 감소 될 수 있고 효율적인 질 관리 프로그램이 가능하며, 임상 연구의 결과 신뢰도 향상에 중요할 수 있음 3) 영상 유도 신속 적응 재치료계획 수립 기술에 활용 • 영상을 획득하여 다시 치료할 때까지 치료 표적과 정상 장기를 그리는 작업과 치료계획을 세우는 작업이 반복되기 때문에 여기에 방사선치료 자동화 플랫폼을 접목할 경우 치료 시간을 획기적으로 줄일 수 있음 (출처 : 요약문 8p)

• 연구책임자 : 김진성
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20221200
• Keyword : 1. 의료 인공지능;협력;방사선 치료;공동 세미나;연구 협력;의료영상처리; 2. AI in medicine;collaboration;Radiation Therapy;Joint Seminar;Collaborative work;Medical Image Processing;Artificial intelligence;

연구개발 목표 및 내용 최종 목표 신속하고 정밀한 핵물질계량을 위해 속중성자 측정 기반의 분석모델을 개발하고 원리검증용 실증장치를 통해 검증함으로써 차세대 안전조치 핵물질계량 장비의 원형을 개발함 전체 내용 (1차년도) 원리검증 시뮬레이션 및 요소기술 분석 - 원리검증 몬테칼로 시뮬레이션 - 다양한 파형분석 알고리즘 현황분석 - 후보 속중성자 검출기 특성분석 - 핵분열 중성자 비대칭 방출 특성분석 (2차년도) 원리검증용 계량장비 설계 및 요소기술 확보 - 실증장비 MCNP 설계 - 파형분석 알고리즘 성능평가 - 구성 검출기 특성평가 - Alpha 및 M 인자 결정 최적모델 개발 (3차년도) 핵물질 계량 모델 개발 및 원리검증용 계량장비 구축 - 다양한 핵물질 조건에 따른 성능예측 시뮬레이션 - 원리검증용 계량장비 구축 - 핵물질 계량 모델 개발 (4차년도) 원리검증 시험 및 성능개선 방안 도출 - 핵물질 이용 원리검증 시험 - 핵물질 계량 모델 검증 및 업데이트 - 성능개선 방안 도출 연구개발성과 - SCI 논문게재 4편 및 국내외 논문발표 40편 - 수상실적 4건 - 학위배출 4명(석사) 및 연수지원 6건 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 - 본 연구를 통해 개발하는 속중성자 측정 기반의 핵물질계량 장비는 그동안 안전조치 목적으로 활용되어 온 열중성자 측정 기반의 계량장비의 성능을 획기적으로 개선하고 대체할 수 있음. 즉, 속중성자 측정을 통해 획득한 중성자 방출각 정보를 활용하여 보다 신속하고 정밀하게 핵물질계량이 가능함. - ³He 대체 검출기를 활용한 속중성자 측정기술을 개발함으로써 최근 ³He 열중성자 검출기의 국제적인 품귀현상에 대응할 수 있으며, 보다 저렴한 가격에 우수한 성능을 제공할 수 있는 차세대 핵물질계량 장비를 국내기술로 개발할 수 있음. - 본 연구를 통해 개발될 파형분석 기술 및 시뮬레이션 기술은 안전조치 분야뿐만 아니라 유기섬광체를 사용하는 다양한 응용분야에서 활용될 수 있음. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 서희
• 주관연구기관 : 전북대학교
• 발행년도 : 20220600
• Keyword : 1. 핵물질계량관리;비파괴분석;속중성자;안전조치; 2. Nuclear Material Accountancy;Non-destructive Assay;Fast Neutron;Safeguards;