연구개요 본 연구는 인간 메신저 RNA의 스플라이싱 과정에 관여하며 망막색소변성증, 척수성 근위축증 등과 같은 질환에 관여되어 있다고 알려진 ‘비-핵내저분자 리보핵단백질’ 복합체의 구성단백질 및 초거대분자복합체의 입체구조에 대한 실마리를 마련하기 위하여, 인간 비-핵내저분자 리보핵단백질 중에서 가장 대표적이며 실질적으로 핵내저 분자 리보핵단백질의 기능을 돕는 Prp19 복합체의 구조를 분석하고 이들의 작동에 대한 분자 수준의 근거를 마련할 수 있었다. 따라서, 인간 Prp19 복합체를 이루는 구성단백질 중에서 이러한 복합체의 구조적 뼈대를 마련하는 CTNNBL1과 CDC5L, AD002(CWC15)의 미시적 상호작용에 대한 과학적 이해를 도울 수 있었다. 연구 목표대비 연구결과 비-핵내저분자 리보핵단백질 복합체인 인간 Prp19 복합체를 구성하는 핵심 단백질 CTNNBL1-CDC5L CTNNBL1-AD002 그리고 CTNNBL1-CDC5L-AD002 삼량체 복합체 입체구조와 architecture를 규명하는 것이 연구 목표였다. 이를 위하여 AD002의 유전자원을 확보하여 대량생산이 가능함을 확인하였다. CTNNBL1-AD002 복합체의 대량생산을 위하여 다양한 길이를 가지는 AD002 partial construct를 제작하였고 선행연구를 통하여 CTNNBL1이 동질 이합체로 존재할 것이라는 것을 제안하였기 때문에 이러한 동질 이합체와의 결합에 중요한 AD002 도메인 및 잔기를 규정하였다. 이러한 AD002 4개 구조체 중에서 F와 C로 명명된 구조체를 이용하여 이질 이량체의 정제에 성공하였으며 정제된 CTNNBL1-AD002 복합체를 음성 전자현미경 이미지를 얻을 수 있었다. CTNNBL1-CDC5L-AD002 삼량체의 구조를 파악하기 위하여 CTNNBL1-CDC5L-AD002 삼량체의 정제에 성공하였고 이의 전자현미경 이미지를 얻었다. 그러나 복합체가 깨어진 모양을 보여 이러한 정제 전략을 다시 수립하였다. 안정하게 형성된 CTNNBL1-CDC5L-AD002 삼량체의 정제가 가능한지 평가하기 위하여 각 단위체의 다양한 구조체를 제작, 조합하였다. 삼량체의 대량 생산을 위하여 CTNNBL1_77 구조체, CDC5L_6 구조체, AD002_full 구조체를 공동발현시켜 정제하였을 때 약 25mg 이상의 순수한 CTNNBL1-CDC5L-AD002 삼량체를 생산할 수 있었다. 그러나 고해상도의 결정구조 획득에 실패하였기 때문에 Small-Angle X-ray Scattering (SAXS) 기법을 통하여 동적 architecture를 규명하였다. 연구개발결과의 중요성 본 연구를 통하여 인간 CTNNBL1-AD002 이량체, CTNNBL1-CDC5L-AD002 삼량체를 대장균과 같은 이종에서 대량 생산할 수 있는 기술을 확보하였으며, 이렇게 확보된 단백질 복합체를 이용하여 복합체의 구조 정보를 파악할 수 있었다. AD002가 CTNNBL1과 상호작용하는 파트너라는 것은 기존에 알려져 있었지만 어떻게 결합할 수 있는가에 대한 구조적 정보가 빈약하였다. 본 연구를 통하여 새롭게 발견한 것은 CTNNBL1이 AD002의 coiled-coil 부위를 포함하는 C-terminal domain 부분과 상호작용한다는 것이며, SAXS 실험을 통하여 결합에 따른 CTNNBL1의 구조적 변화를 포함하여 이러한 결합 동적 구조에 대한 윤곽을 확인할 수 있었다. 또한 이러한 결과는 용액내에서 2:2의 stoichiometry로 상호작용한다는 것을 알려주었다. 비-핵내저분자 리보핵단백질 복합체의 기능 저하로 인하여 발생하는 여러 질환은 구성 단백질에 다양한 돌연변이가 생겼을 경우 발생하게 된다. 따라서 이러한 구조 정보를 통하여 어떻게 질환이 발병하게 되었는가에 대한 이해를 도울 수 있기 때문에 중요하다고 할 수 있다. (출처 : 요약문 3p)

• 연구책임자 : 김경진
• 주관연구기관 : 경북대학교
• 발행년도 : 20200300
• Keyword : 1. RNA 스플라이싱;스플라이소좀;단백질 구조;비-핵내저분자 리보핵단백질;단백질 상호작용 ; 2. SAXS;

IV. 운영 결과 ○ 핵비확산·핵안보체제 중요 현안에 대한 정책보고서 발간(3건) ○ 원자력통제 분야 동향파악 및 분석능력 제고를 위한 정책세미나 개최(6건) ○ 핵안보문화 인식도 조사 ○ 원자력통제 이행 통계 정비 ○ 방사능방재법 개정 추진(국제운송계획 관련) ○ 원자력 안전규제 연구사업 기획 지원 ○ 정책분야 외연 확대를 위한 국내외 협력 및 성과확산 세미나 개최(2회) 등 (출처 : 요약문 6p)

• 연구책임자 : 조성연
• 주관연구기관 : 한국원자력통제기술원
• 발행년도 : 20200100
• Keyword :

○ 연구개요 완치 판정을 받은 많은 암 환자들이 항암제 유발 심부전에 의한 호흡 곤란과 부종등을 겪고 있으며, 그 중 가장 대표적인 항암제는 독소루비신(Doxorubicin) 계열로 투여된 누적 용량에 비례하여 심부전 발생률이 증가함. 따라서 항암제 유발 심부전에 대한 조기 진단과 치료의 중요성이 더욱 강조되고 있으나, 관련된 기전은 아직 정립된 바가 없음. 나트륨/포도당 공동 수송체(Sodium/glucose cotransporter, SGLT)는 세포에 나트륨 이온과 포도당을 공급하는 막 단백질이며, 특히 심장에 존재한다고 알려진 SGLT1과 심장 질병과의 연관성은 증가하는 추세임. 엠파글리플로진(Empagliflozin)은 신장에서 포도당 재흡수를 담당하는 SGLT2에 대한 억제제로서 당뇨병 치료제로 널리 사용되는 약물이지만, 최근 임상연구들에서 심부전 악화로 인한 재입원 및 심혈관 질환으로 인한 사망을 감소시킨다고 보고된 바 있음. 이를 바탕으로, 본 연구에서는 항암제 독소루비신으로 유발된 심장 독성 관련 기전에서 SGLT1의 역할과 엠파글리플로진의 심근 보호 효과에 대해 확인함으로써 심혈관 질환 치료제 개발의 기초연구자료로 활용하고자 함. ○ 연구 목표대비 연구결과 독소루비신으로 독성이 유발된 심근세포(H9c2 cell)에서 SGLT1의 mRNA 및 단백질 발현이 증가했으며, 이와 함께 증가된 세포 사멸은 SGLT1 siRNA 처리에 의해 감소함. 또한 독소루비신으로 증가된 SGLT1과 세포 사멸은 엠파글리플로진 처리에 의해 감소되었으며, 독소루비신 유발 심부전 동물 모델(C57BL6 mouse)에서도 동일한 결과를 확인함. 이를 통해 항암제 유발 심부전을 치료할 수 있는 새로운 표적으로서 SGLT1의 역할과 이를 통한 치료제로서 엠파글리플로진의 가능성을 입증함. 이와 관련된 전사 네트워크 및 신호 전달체계를 밝히고자 SGLT1의 발현을 조절할수 있는 전사 인자 후보군으로 Specificity protein 1 (Sp1), Hepatocyte nuclear factor 1 (HNF1), cAMP response element-binding protein (CREB)을 확인하였지만 모두 부적합하다는 결과를 확인하였으며, RNA binding protein 중 하나인 Human antigen R (HuR)과 Sodium/hydrogen antiporter 1 (NHE1)이 관련 기전에서 높은 연관성을 가지고 있음을 확인 할 수 있었음. 따라서 독소루비신 유발 심부전 모델에서 엠파글리플로진의 심근 보호 효과 작용 기전을 규명하기 위한 기반을 조성함. ○ 연구개발결과의 중요성 SGLT1이 본연의 수송체 역할 뿐만 아니라 세포 사멸을 조절할 수 있다는 입증은 유사한 수송체 단백질의 새로운 기능을 밝혀줄 수 있는 이론적 기반을 제공할 것이며, 심부전 이외의 다른 심장질환에서도 SGLT1의 역할에 대한 후속 연구의 타당성을 제시할 것으로 사료됨. 또한 항암제 유발 심부전 발생 기전에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있지만 분자적 기전에 근거한 신약 개발은 전무한 실정이므로, 새로운 표적인 SGLT1을 기반으로 보다 효과적인 신약 개발이 이루어질 것으로 사료됨. 특히 이미 임상에서 널리 사용하는 엠파글리플로진의 추가적인 효과를 입증함으로써 임상적으로 빠른 적용에 대한 기대가 가능함. (출처 : 연구결과 요약문 3p)

• 연구책임자 : 강석민
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20200300
• Keyword : SGLT1;Heart failure;Cardiomyocyte;Doxorubicin;Cardiotoxicity;Cell apoptosis;

- 원전 해체 중 에어로졸 발생, 이송, 흡착의 수리적 모델 확보 - 에어로졸의 물리화학적 특성 측정 방법론 확보 및 인프라 구축 - 에어로졸의 물리화학적 기초 데이터 구축 - 방사성 에어로졸 선원항 계산 방법론 확보 - 방사성 에어로졸 이송 및 안전성 평가 기술 확보 (출처 : 요약서 3p)

• 연구책임자 : 송종순
• 주관연구기관 : 조선대학교
• 발행년도 : 20200100
• Keyword : 1. 제염해체;에어로졸;금속;안전해석;내부피폭; 2. Decontamination and Decommissioning;Aerosol;Metal;Safety Analysis;Internal Exposure;

- 기존 해체 원전의 방사성 에어로졸 데이터 조사 - 방사성 에어로졸 특성 측정 방법론 개발 및 시스템 구축 - 방사성 에어로졸의 물리화학적 특성 분석 - 방사성 에어로졸 특성 측정 방법론 개선 및 시스템 최적화 - 해체 작업에 따른 방사성 에어로졸 선원항 (source-term) 계산 (출처 : 요약서 3p)

• 연구책임자 : 최성열
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20200100
• Keyword : 1. 제염해체;안전해석;에어로졸;금속;내부피폭; 2. decommissioning and decontamination;risk assessment;aerosol;metal;internal exposure;

○ 중대사고의 진행 상황을 감시하고 적절한 사고 대응 조치를 위하여 사고 원전의 지형지물과 방사선량을 맵핑하는 기술 확보 및 검증. ○ 실시간 원전 누출 방사선을 감시할 수 있는 센서망 모듈의 요소 기술확보 ○ 초소형 방사선 센서부 + 방사선 신호 보상 회로 + 통신모듈 방사선 영향 평가 + Neural Network 이용 신호처리 알고리즘 (출처 : 요약서 3p)

• 연구책임자 : 권인용
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20200100
• Keyword : 1. 내방사선 설계;저전력 설계;딥 러닝;방사선량 지도;무선 센서망; 2. Radiation Hardened by Design Circuit;Low Power Design;Deep Learning;Radiation Map;Wireless Sensor Network;

□ 연구개요 본 과제는 암세포의 당대사와 활성산소(reactive oxygen species, ROS) 조절에 있어, Nuclear Factor-κB(NF-κB)의 역할과 그 분자수준 기전을 규명하고, 이를 modulate 함으로써 암 치료 효과를 증대시키는 기술의 개발을 연구 목표로 하고 있음. 본 연구를 통해 암세포가 당대사와 ROS 농도를 조절하여 생존을 유지하는 기전에 대한 이해를 높이고, NF-κB 활성 억제 약물을 사용하여 암세포의 ROS와 미토콘드리아 막전위(mitochondrial membrane potential, MMP)를 변조하는 새로운 암치료 기술의 개발에 기여하는 중요한 단서를 제공할 수 있을 것으로 기대됨. 아울러 FDG PET를 통해 NF-κB 활성도를 반영하는 당대사 변화를 모니터링하고, 분자영상 기법으로 치료효과를 조기에 평가하는 기술을 개발하고자 함. □ 연구 목표대비 연구결과 본 과제의 연구 목표였던 암세포의 NF-κB와 관련한 ROS 활성도를 정량하였으며, 암세포주를 선정하고 유지 및 실험조건 최적화를 수행하였음. NF-κB 활성도를 조절하기 위한 실험을 진행하였으나, 치료에 필요한 충분한 ROS 변화를 유발하지 못하였으며 NF-κB 활성도를 이용한 암치료에는 추가적인 연구가 요구됨. 기존 연구에서 진행하였던 암세포주에서 천연물 신약/발현조절 약제를 이용하여 ROS를 증가시킬 수 있음을 재 확인하였고, 이러한 특성을 이용하여 A549 폐암세포주에서 genipin과 elesclomol의 병용투여를 통해 암세포의 apoptosis를 유발함을 확인하였고, 동물 모델에서도 tumor growth를 효과적으로 억제할 수 있었음. 국내 특허를 출원하였음. □ 연구개발결과의 중요성 본 과제에서 진행된 연구 결과를 통해 암세포의 당대사에 대한 이해를 높일 수 있었으며, 이를 이용하여 암세포의 ROS를 증가시켜, apoptosis를 유발시킬 수 있었음. 이러한 원리를 이용하면 정상세포에 대한 영향을 최소화하는 항암 치료 기술 개발에 이용할 수 있겠음. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 조영석
• 주관연구기관 : 삼성서울병원
• 발행년도 : 20200300
• Keyword : NF-κB;cancer;ROS;reactive oxygen species;apoptosis;FDG;

□ 연구개요 By means of a novel time-dependent cumulated variation penalty function, a new class of real-time prediction methods has obtained to improve the prediction accuracy of the time series exhibiting irregular periodic patterns, in particular, the breathing motion during the robotic radiation therapy. The methods developed in this research are able to capture the changes in the mean, trend, amplitude, and frequency of the time series and therefore, the prediction bias can be reduced significantly. Computer software has been developed. The performances of the new methods are tested using both simulated data and real-time breathing data provided by a hospital. □ 연구 목표대비 연구결과 The important results are as follows: (1) Develop the real-time prediction method as described in the proposal. The efficient computer software has been finished. The methods are tested with both simulated and empirical robotic radiation therapy data. It is found that the method developed in this research improves many existing machine learning methods significantly. The related research results have been published successfully in both domestic and international statistics journals. (2) Develop new algorithm and theory for the periodic time series data. Our method allows frequency to be estimated from the data. This cannot be done easily with many other existing methods. This make our method more suitable for the radiation therapy data and climate change data where the period is unknown. (3) Introduce new types of penalty functions that can be used to further improve the real-time prediction method described in the proposal. The related research outputs have been published in international journals. (4) Models on climate change patterns has been studied and preliminary work on the impacts of climate change on agriculture have been published. This provides data for the subsequent research of applying the new real-time prediction method to the agriculture. □ 연구개발결과의 중요성 The results obtained in this research can find important applications in medicine study, climate change study, and statistical quality control, etc., where the time series exhibits irregular periodic patterns. In particular, the proposed method can improve the technology of robotic radiation therapy. During the therapy, the tumor moves as the patient breaths. Failure in capturing the changes in the breathing pattern results in missing the targeted tumor cells and damaging the surrounding healthy tissues. Most of the existing prediction methods do not perform satisfactorily when the breathing pattern of the patient is irregular. It is expected that the research results improve the technology of robotic radiation therapy and effectively mitigate the side-effect to the patients. (출처 : 연구결과 요약문 4p)

• 연구책임자 : Ng, Chi Tim
• 주관연구기관 : 전남대학교
• 발행년도 : 20200300
• Keyword : 변화점 검출;불규칙적인 주기를 갖는 시계열 자료;실시간 환자의 호흡 데이터;로봇 방사선 치료기;

□ 연구개요 방사선 치료에 의한 abscopal 효과를 직접적으로 확인 가능한 유방암 다중 종양 전이 모델과 폐암 다중 종양 전이 모델을 확립하고, 동물 모델을 활용하여 방사선 치료 효과에 대한 면역학적 분석을 진행함. abscopal 효과에 대한 면역학적 분석을 통해 강화 방법을 연구하여 방사선 치료법을 개발 하고자 함. □ 연구 목표대비 연구결과 ▶ Abscopal effect 기전 규명 1. 방사선 조사 방식에 따른 종양 내 면역 세포 비교 : SART에 의해 국소방사선 조사 종양, 방사선 감수성이 높은 전이 종양에 면역세포 수, 활성도 증가 확인 2. CD8 T 세포가 고갈된 조건에서 방사선 조사 방법에 따른 Abscopal effect 유발 정도 비교 : CD8 T 세포 고갈 시 abscopal 효과 유발효과가 저하됨, SART 방사선 조사의 치료 효과는 CD8 T 세포에 대한 의존도가 높음 ▶ 병합 치료를 통한 방사선/면역 저항성 종양에 대한 abscopal effect 유발 1. 면역항암제의 병합 치료 : 방사선 감수성이 높은 전이 종양의 종양 치료 효과를 높여줌을 확인 2. 면역자극분자의 병합 치료 : 방사선 감수성이 낮은 전이 종양에서 abscopal 효과 유발 확인 ▶ 다중 종양 전이성 폐암 동물 모델 확립 : 방사선, 면역 감수성에 따라 abscopal 효과 유발의 차이 확인, 유방암 다중 종양 전이 모델과 유사한 폐암 동물 모델 확립 □ 연구개발결과의 중요성 ▶ 다중종양 전이성 유방암/폐암 abscopal 효과 유발 동물 모델 확립 : 종양 간 다양성을 가지는 다중 종양 동물 모델 확립 : abscopal 효과를 직접적으로 확인 가능한 동물 모델 확립 : 획득면역, 선천면역 분석가능 ▶ 방사선치료 방식에 따른 종양 특이 면역이 활성화됨을 확인 ▶ 방사선과 면역자극분자 병용 치료시 방사선 저항성 종양에서도 abscopal 효과 유발 가능성 확인 : 방사선 조사와 병용 치료를 통해 방사선 저항성 종양 치료 가능성 확인 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 박세광
• 주관연구기관 : 인제대학교
• 발행년도 : 20200300
• Keyword : 1. 방사선 치료;Abscopal 효과;유방암 다중 종양 동물 모델;폐암 다중 종양 동물 모델; 2. SART;CFRT;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 장재훈
• 주관연구기관 : 한국기계연구원
• 발행년도 : 20201200
• Keyword : 1. 중성자 흡수;중성자 차폐;스테인리스강;연신율;압연성;내식성; 2. Neutron absorbability;Neutron Shielding;Stainless;Elongation;Workability;