기후변화 대응 천궁의 안정생산을 위하여 관비재배를 위한 관수기준 (-10kPa) 및 관비농도(검정시비 0.5배)를 설정하였고, 고온기 폭염에 따른 고사증상 발생방지를 위하여 차광조건 설정(55% 차광, 일사량 600W/m²), 고온피해 경감을 위한 작물활성제를 선발하였으며, 농가포장 실증시험을 통하여 개발기술의 보급확대를 추진하였음 (출처 : 요약서 3p)

• 연구책임자 : 서영진
• 주관연구기관 : 경상북도농업기술원
• 발행년도 : 20210200
• Keyword : 1. 천궁;고온장해;유효성분;기온;일사; 2. Cnidium officinale;Heat stress;Compound;Temperature;Solar radiation;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 박진주
• 주관연구기관 : 광주과학기술원
• 발행년도 : 20210100
• Keyword : 1. 고온 안정 외가닥 DNA 결합 단백질;단백질 공학;핵자기공명분광학;단백질-DNA 상호작용;단백질 구조 계산; 2. Thermostable single-stranded DNA binding protein;protein engineering;nuclear magnetic resonance spectroscopy;protein-DNA interaction;Protein structure calculation;

Ⅰ. 해당 연도 추진 현황 Ⅰ-1 기술개발 추진 내용 ○ 정상 조직의 다양한 종류의 세포들은 각각 고유한 세포핵 크기를 유지한다. 환경변화나 세포분열 등에도 불구하고 세포핵 크기의 항상성이 유지된다. 세포핵 크기 설정 기전, 크기 감지장치, 크기변화 이펙터 등의 존재는 필연적이다. 세포핵 크기를 변환 시키는 이펙터로 분류될 몇 가지 단백질들은 이미 발견되었다. 하지만 아직 세포핵 크기 설정과 감지를 담당하는 단백질은 발견되지 않고 있다. ○ 본 연구에서는 세포핵의 크기를 직접 감지할 수 있는 단백질 혹은 단백질 복합체를 발굴하고, 크기 감지시스템의 작용기전을 규명하고자 한다. 또한 세포핵 크기감지 단백질이 인지하는 세포핵 크기 설정점 정보가 어떤 형태로 존재하는지 규명한다. ○ 연차별 연구 추진 내용은 아래와 같다. (출처 : 본문 : Ⅰ. 해당 연도 추진 현황 2p)

• 연구책임자 : 김준
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20210100
• Keyword :

□ 연구의 목적 및 내용 분류체계와 명명체계가 혼란스러운 산형과 식물 중 약용가치가 우수한 약용작물에 대한 유전체/대사체 정보기반 명확한 분류체계 정립 및 대규모 종판별 기술을 확립하고 우리나라 고유자원식물인 식방풍의 작물로서의 개발을 위해 우수 계통을 육성하고 유전체/대사체 기반 분자육종 기반을 구축하고자 하였다. □ 연구개발성과 1차년도에 생산한 산형과 20종에 신규 NGS 분석 데이터에서 나머지 15종에 대해 엽록체 유전체를 완성하였다. 기등록된 산형과 엽록체 유전체를 포함하여 유연관계도를 구축하였고, 종특이 변이지역을 다수 발굴하였다. 식방풍 수집자원들의 형질 조사를 통해 우수 계통(2년생 85계통, 1년생 84계통)을 선발, 재배 및 평가하였으며, 식방풍 인공자가수분 방법을 확립하였다. 엽록체 기반 마커를 이용하여 유전자원내의 다양성을 확인하였으며 10개 계통의 잎과 뿌리의 항염활성, 세포독성, 자외선 차단효과 정도의 다양성을 Bio assay 분석을 통해 비교분석하였다. 전사체 분석을 통해 대사물질 관련 후보유전자들의 발굴과 식방풍 핵내에 존재하는 유전자 추정 부위에서 다양성을 확인 할 수 있는 SNP기반 마커를 개발하였다. □ 연구개발성과의 활용계획 (기대효과) 산형과 식물들의 NGS 및 대사체 분석을 통해 보다 체계적인 산형과 종 분류 체계를 확립하고, SNP Chip을 이용한 대규모 종판별 원천 기술을 확보하고 기술 이전한다. 이는 한약재 및 건강기능식품, 나아가 천연물 의약품 원소재의 품질 관리에 소요되는 비용을 크게 절감시킬 수 있을 것으로 기대되며, 투명하고 신뢰할 수 있는 한약재 유통 체계 확립 기반 구축 및 소비자의 신뢰를 확보하는데 기여할 것이다. 다양한 식방풍 유전자원들에 대한 주요 질적/양적 형질 평가결과 및 유전적/대사체 다양성 분석은 향후 식방풍 우수 품종을 육성하는데 유용한 기초자료로 사용될 것이다. (출처 : 국문 요약문 4p)

• 연구책임자 : 양태진
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20210200
• Keyword : 1. 산형과;대사체;식방풍; 2. Apiaceae;NGS;Metabolite;SNP chip;Peucedanum japonicum;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 고방열 신소재를 박막 증착 접합하는 고성능 방열 부품 개발 ○ 전체 내용 * 비전 : 전자 제품 업체에 최적화된 발열 Solution 제공 * 전략 : 기존 사업 강화 및 신규 신소재/부품 사업 진출 1) 조명용 히트싱크, 파워모듈 인입 히트싱크 개발/생산 2) 전기차 전장 일반용, 실내 조명용 방열 부품 개발/ 생산 * 추진전략 및 개발 내용 ⦁ 열역학 특성 개선 베이스 구조체 개발 ⦁ 방열 부품 성형 및 성능 측정 및 개선 ⦁ 적용 분야별 니즈 파악과 최적화 ⦁ 고 방사 효율 신소재 배합과 합성 ⦁ 열 대류 가속을 위한 마이크로 다공성 구조의 지오메트리 개발 ⦁ 박막 구조와 베이스의 이종접합을 위한 공정 개발 ⦁ 방열 구조체의 디자인과 금형 개발 ⦁ 성형 공정 오차율 / 양산품질 구현 ⦁ 조명 분야 니즈 파악과 최적화 ⦁ 모빌리티/전기차 조명과 상용방열 분야 스탠다드 니즈 파악과 최적화 ⦁ 합성과 배합 신소재의 고방사효율 0.9 이상 구현 ⦁ 마이크로 다공질 구조의 지오메트리 일정한 특성을 갖도록 구현 ⦁ 베이스 구조체 표면에 신소재 박막 이종접합 공정 구현 □ 연구개발성과 ㅇ 고성능 히트싱크 구현 : 기존 대비 30% 가량의 고방열 성능 구현 (동일 사이즈에서) ㅇ 소형/경량화 히트싱크 구현 : 기존 대비 부피를 30% 이상 줄이고, 무게를 30~50% 줄이는 것이 가능해짐으로 전기차 전장용에 경쟁력 확보 (동일한 방열 성능 전제 시) ㅇ 방열 신소재의 검증 : Black Material의 타 분야 확장 가능 ㅇ 이종접합 박막 지오메트리의 검증 : 타 분야로 확장 가능 ㅇ 시제품 6종 제작 - U type : 전력 반도체 TR용 - V type : 모듈용 - Z type : 고성능 전력 반도체용 - WZ type : 프로세서용 - EX type : 조명용 - Big U type : 조명용 ㅇ 주관기관 인터라이텍에서 현재 판매중인 교통신호기의 SMPS에 일부 적용하여 현장에 설치 구동 중. ㅇ 신규채용 3명 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ㅇ 특허 추가 : 파생 특허를 추가해서 Patent-tree를 구축 ㅇ 파생 제품 추가 : Thermal Sheet, Thermal PAD, TIM 소재 등으로 파생 추진 ㅇ 우수 인력 양성 : 대학의 관련 학과의 협력/공동 개발로 우수 인력 양성 ㅇ 해외 판로 개척 : 판촉의 일환으로 해외 전시회 적극 참가 (출처 : 요약 4p)

• 연구책임자 : 주윤석
• 주관연구기관 : 인터라이텍
• 발행년도 : 20210600
• Keyword : 1. 히트싱크;열방사계수;대류현상;박막표면접합;고방열 소재; 2. Heat-Sink;Thermal Radiation;Thermal Convection;Thin layered surface;High Thermal performed Material;

○ 딥러닝 프레임워크 및 빅데이터 프레임워크 구축 ○ GCP 기반 클라우드 인프라스트럭처 구축 ○ 방사선 환경 적합 IoT 커넥터 시작품 제작 ○ 바이오센서 최적화를 통한 혈액분리 바이오칩 정밀도 성능개선 ○ 압타머를 활용한 암 진단·치료용 비이오칩 시작품 제작 및 탑재용 후보물질 발굴 ○ 전기장 암 치료기 생물학적 유효성 평가 (출처 : 요약서 4p)

• 연구책임자 : 정인수
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20210200
• Keyword : 1. 방사선의공학;플랫폼;IoT커넥터;바이오칩;바이오마커; 2. Radiation medical engineering;Platform;IoT connector;bio-chip;bio-marker;

□ 연구개요 면역시냅스는 T 세포와 항원제시세포 사이에 형성되는 역동적인 초미세 분자구조체로 면역기능 조절에 필수적인 인자들이 모여 있으며 이들 인자들의 돌연변이나 부재는 심각한 면역질환이나 암의 유발과 관련이 있음. 본 과제는 면역시냅스의 개념이 기존의 세포-세포간 접합 뿐 아니라 다양한 형태의 신호매개 수단으로까지 확대될 수 있으며, 특히 면역세포 표면에 다량으로 존재하는 미세돌기 (microvilli)가 세포간 교신의 주요수단이 될 수 있음을 최초로 제안함. 본 연구는 1단계에서 밝힌 세포 간 신호물질의 전달매개체인 TIS (T-cell immunological synaptosomes = T-cell microvilli particles)의 새로운 역할을 밝히고자 하였음. 면역시냅스 연구는 이제 basics-to-bedside라는 새로운 영역으로 확대되었음. 따라서 두 번째 목표는 면역시냅스 주요 단백질들을 활용하여 최적화된 항암 면역세포 치료기술을 개발하고자 하였음 □ 연구 목표대비 연구결과 ◆ 2단계 연구목표 및 연구내용 - TMP에 의한 형질도입 기능을 이용한 면역항암 세포치료에 응용 - TCR 및 adhesion receptor의 avidity 조절에 의한 면역항암치료기술 개발 - TMP의 면역 생리학적 의의를 in vivo 면역질환 모델에서 밝힘 - T세포의 몸체로부터 TMP를 통하여 단백질, miRNA 등이 sorting 될 때 일어나는 반응연구 - TMP가 작용하는 세포 (DC, B cell, macrophage, 암세포 등)에 대하여 역할을 규명 - T 세포의 분화 및 발달에 관한 연구 ○ 형질도입 벡터로서 TMP의 발견 (CAR CD19을 발현하는 TMP의 제작 및 응용) - TMP라는 vesicle type을 이용하여 일시적으로 암을 공격할 수 있는 avatar-CAR-T 세포를 성공적으로 만들어서 마우스 동물모델에서 그 효과를 입증 (Nature Biomedical Engineering, IF18.952, in revision) ○ TCR과 adhesion receptor avidity를 조절하는 IGSF4/dU-TG2P를 이용한 항암전략 연구 성공 - TCR과 adhesion receptor avidity 조절이 항암전략에 필수적임을 밝힘 (Frontiers Immunol, IF6.429,; J Hematology & Oncology, IF11.059, published; 유럽특허 1건 등록; 기술이전 2건) ○ T 세포에서 microvilli의 형성 조절 기전연구 - Microvilli 조절하는 cdc42 유전자 동정하고 conditional KO 마우스를 확립 - Microvilli 관련 논문 게제 및 제출 (Frontiers Immunol, 2019) - Microvilli의 “trogocytic molting”반응에 의한 T 세포 운명 규명 (Nature immunology, under review) ○ Nuclear speckle 단백질 NSrp70에 의한 T세포분화 및 발생 - NSrp70에 의한 T 세포증식 및 발달 규명 (Nucleic Acids Res, IF11.501, in revision) □ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) T 세포의 표면에 있는 microvilli는 T 세포의 활성 및 억제에 있어서 모두 중요한 역할을 수행하지만 그 기능은 아직까지 거의 밝혀져 있지 않음. 연구자는 면역시냅스 연구를 수행하는 중 microvilli가 단순한 돌기가 아니라 T 세포의 운명에 있어서 결정적인 역할을 하는 organelle이라는 것을 밝힘. T 세포 microvilli의 기능연구결과는 T 세포활성과 비활성에 관한 학문적 패러다임을 새롭게 설정하고 이 분야의 발전에 크게 기여할 수 있을 것으로 생각됨. 더욱이 TMP를 이용한 새로운 치료기술의 비약적인 발전을 이룰 수 있을 것으로 생각되며 이는 유전자치료와 세포치료영역에 기여할 것임 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 전창덕
• 주관연구기관 : 광주과학기술원
• 발행년도 : 20210400
• Keyword : 1. 면역시냅스;T-세포치료;미세돌기;유전자 조작 키메라;면역치료법; 2. Immunological synapse;T cell therapy;microvilli;Chimeric antigen receptor;Cancer immunotherapy;

□ 연구개요 • 표적항암 치료는 화학적 치료요법에 주요한 방법으로 사용되고 있지만, 수술이 불가능한 조기 폐암 환자의 치료에 주요한 방법인 방사선 치료에는 맞춤형 치료 방법이 적용된 사례가 없음. • 이를 위하여 조기 폐암으로 진단된 (2기 폐암 환자) 234명 중 수술이 불가능하여 방사선 치료를 받은 99명의 환자를 치료 반응성을 보인 환자와 그렇지 않은 그룹으로 분류하였음. 또한 99명의 환자로부터 얻은 폐암 조직을 이용하여 Targeted NGS를 수행하여 KEAP1/NFE2L2 유전자 돌연변이가 방사선 저항성에 주요한 인자 일 수 있다는 배경 데이터를 바탕으로 해당 과제를 수행하였음. • KEAP1/NFE2L2 기작과 방사선 저항성 여부의 직접적 관련성을 연구하고자, 세포 생물학, RNA-Seq 및 생물정보학적 분석 방법을 동원하여 연구를 수행하였고, 궁극적으로 KEAP1/NFE2L2의 항산화 기작이 저항성의 주요한 인자이며 또한 해당 저항성의 극복 방안을 모색하였음. □ 연구 목표대비 연구결과 • 본 연구는 1차적으로 KEAP1/NFE2L2의 기작이 방사선 저항성에 직접적인 인자인지를 밝히고 이에 더하여 해당 기작에 근간한 방사선 저항성을 극복 할 수 있는 방안을 제시하고 증명 할 수 있는 연구방법을 제시하고 연구하였음. • 상기 내용을 증명하고자 세포생물학 방법을 이용하여 KEAP1 및 NFE2L2 유전자를 CRISPR Knock-out 시킨 폐암 세포주에 환자유래 KEAP1 혹은 NFE2L2 유전자 돌연변이를 Reconstitution 시켰음. 이를 이용하여 Western blot analysis, qRT-PCR 및 RNA-Seq을 이용하여 NFE2L2 downstream target 유전자들을 조사하였고, Ionizing radiation 혹은 과산화수소를 treat한 세포주를 Cell survival assay 및 clonogenic assay등을 이용하여 KEAP1 돌연변이의 activity를 측정하였음. 또한 다양한 생화학 방법을 동원하였음. 상기의 연구 방법들을 종합적으로 분석한 결과와 해당 환자를 방사선 치료 후 예후별로 분류하고, 인과관계를 조사하였음. 그 결과 KEAP1-NFE2L2 기전이 방사선 저항성의 주요한 인자임을 밝힘. • KEAP1/NFE2L2 의존적 방사선 저항성 암 세포 극복방안을 연구하고자 기존에 연구되어지고 있는 다양한 화학 항암제를 실험하였고, 그 결과 Glutamine metabolism 저해제인 CB839 이 KEAP1유전자 근간 방사선 저항성 극복에 주요한 역할을 할 수 있다는 결과를 얻음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) • 연구 개발 성과: 제시된 연구결과를 바탕으로 본 연구진은 세계최초로 표적화된 항암 치료 개념을 확립하였음. 즉, 화학적 요법의 전유물로 여겨졌던 표적 항암치료개념이 방사선 치료에도 적용 될 수 있다는 생물학적 / 의학적 / 임상학적 근간을 최초로 제시함. • 기대효과 및 활용 계획: 전술한 바와 같이, 해당 연구결과를 통하여 방사선 치료환자의 유전자 돌연변이 검사를 선행하여 효과를 치료 효율을 극대화 시킬 수 있을 뿐만 아니라, 해당 개념을 폐암이 아닌 다른 종류 암종으로 확대 적용하여 다른 암종의 방사선 치료저항성 근간 돌연변이를 발굴 하는 연구에 대한 기반을 제시하였음. 뿐만 아니라 KEAP1/NFE2L2 유전자 돌연변이를 가진 환자에 방사선 치료를 실행하고자 할 때, CB-839과 같은 화학요법을 병행하여 효과를 증 시킬 수 있다는 임상학적 활용이 예상됨. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 전영준
• 주관연구기관 : 성균관대학교
• 발행년도 : 20210600
• Keyword : 1. 폐암 맞춤형 치료;방사선 저항성;항산화 기작;암 생물학;생물정보학; 2. Lung cancer precision medicine;Radiation resistance;Anti-oxidant pathway;Cancer Biology;Bioinformatics;

○ 웹기반 방사능오염 예측 시스템 구축 ⦁대기 및 해양으로 누출된 방사성물질의 이동경로 예측 시스템 개발을 위해 3차원 대기확산모델과 해양확산모델을 상호연계하는 시스템 통합체계를 구축 ⦁대용량 기상 및 해양자료의 송·수신 모듈, 웹 연동 호출 모듈, 보안 모듈을 설치하고 대용량 자료, 확산 및 선량평가 모델간 연계되는 통합 시스템 GUI를 설계 ⦁클러스터 노드간 최적화 및 모델 병렬화를 통한 시스템 효율을 향상하고 인피니밴드 최적화를 통하여 시스템 안정화 및 연산속도 향상모듈을 구축 ⦁환경 누출 방사성물질에 의한 내부 및 외부 방사선량 모듈 및 오염 농수산물 섭취에 따른 섭취선량 평가모듈을 구축 ⦁선종별 선량환산계수/농도환산인자 DB를 시스템에 구축, 기상/해황/인구밀도/토지이용/식품 섭취 등 자료를 DB화하는 연동모듈을 구축 ○ 휴대용개인방사능오염측정키트 시제품 개발 및 성능인증시스템구축 ⦁생활주변 환경 방사능오염 감지가 가능하고 핵종분석과 인공방사능 판별이 가능하면서 고성능·저가의 상온반도체 센서기반 휴대용 방사능오염측정기를 개발 ⦁화합물반도체 CdZnTe 방사선센서 기술이 적용된 핵종분석기술로 인공방사능 판별 구현 ⦁저가의 CdZnTe 방사선센서 크리스탈에 Coplanar grid 전극 2개를 사용하여 감마선의 위치를 감지하는 민감형 오염측정기를 구현하여 획기적인 에너지 분해능 달성 (2.7 % FWMH;Cs-137의 662 keV 감마라인) ⦁여러 저노이즈·고속 신호처리, 저전력소자, SoC 집적기술, 그리고 오픈하드웨어와 오픈 소프트웨어소스를 적용하여 휴대성 강화 및 저비용제작 가능한 완제품 개발 ⦁국제규격에 적합한 방사능오염측정기 성능시험시스템 및 공인 인증체계 구축 완료 ⦁완제품 시제품에 대한 성능시험 시범실시를 통한 품질시스템 등록 및 시험성적서 발급 ○ 방사능 식물정화기술 개발 ⦁기존 물리화학적 제염기술의 대안기술로 제시되고 있는 생물학적 제염기술의 낮은 제염 효율의 단점을 극복하기 위하여, 고효율 제염이 가능한 식물을 발굴하고 현장 적용 가능성을 확인 ⦁국내 자생식물인 색동호박을 이용하여 방사성물질 중 인체에 치명적인 위협을 초래하는 세슘의 제염효율을 평가 ⦁1 개체 식물당 4,000억 Bq 이상(최대 55조 Bq/kg plant)의 고효율로 세슘 제거가 가능함을 규명 ⦁색동호박을 이용하여 다양한 조건에서 세슘 제염에 대한 실험을 토대로, 실제 현장에서 생물학적 제염기술을 적용하기 위한 시뮬레이션 완료 ⦁본 결과로부터 현장적용에 한계가 있었던 생물학적 제염기술을 실제 오염현장에 적극적으로 활용할 수 있다는 가능성을 확인함 (출처 : 보고서 요약서 3p);

• 연구책임자 : 김인규
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20210100
• Keyword : 1. 방사능;방사성핵종;방사능 오염;웹기반 방사능오염 예측;방사능 검출기;식물정화기술; 2. Radioactivity;Radionuclides;Radioactive contamination;Web-based prediction system of the radioactive contamination;Radiation detector;Phytoremediation;

물질을 구성하는 원자와 분자의 초고속 동역학을 관측할 수 있는 세계 최고 성능의 초고속전자회절 장치를 개발하였음. 이 장치는 기존의 기술이 가진 한계를 독창적인 구조를 사용하여 극복하였으며, pump-probe 실험을 통해 세계에서 가장 우수한 시간분해능 (32 펨토초)을 실증하였음. 본 성과는 Nature Photonics에 게제되었으며, 2020년 국가연구개발우수성과 100선 및 최우수에 선정되었음. 세계 최고의 시간분해능을 얻기 위해서 가속기, 레이저, RF 기술을 융합하여 4.4 펨토초의 시간정밀도를 가지는 극초단 펄스 계측 기술도 함께 개발하였으며, 이 기술을 활용하여 테라헤르츠 파형을 실시간으로 계측하는데 성공하였음. 또한 개발된 초고속전자회절장치를 이용하여 Bi, 페로브스카이트 및 기체 시료에 대한 초고속 구조동역학분석 기술을 개발하였으며, 이를 통해 본격적인 초고속 물성 연구를 수행할 수 있는 기반을 마련하였음. 특히 페로브스카이트의 구조동역학 측정은 국내에서 최초로 성공하였음. (출처 : 서지정보양식 - 초록 203p)

• 연구책임자 : 이기태
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20210100
• Keyword : 1. 초고속 방사선;초고속 전자회절;펨토초 레이저;시분해 전자회절;극초단 펄스 계측;고출력 테라헤르츠 펄스;고주파 광전자총;펌프-프로브; 2. Ultrafast radiation;ultrafast electron diffraction;femtosecond laser;time-resolved electron diffraction;measurement of ultrashort pulse;high-power terahertz pulse;RF photogun;pump & probe;