□ 연구개요 RNA결합단백질인 PUF protein family의 특이점은 target mRNA의 3’UTR 또는 5‘UTR에 sequence-specific하게 결합한다는 것과 mRNA localization과 전사후조절에 작용한다는 점이다. 본 연구팀은 선행연구에서 Puf6가 효모의 Ste12 전사인자의 생성을 repression하며 5’UTR의 Puf6-binding sequence에 의함을 밝혔고, 본 연구에서는 1) STE12 및 TEC1 target mRNA를 대상으로 PUF family의 mRNA 위치조절과 단백질생성에서의 기능 분석 2) target mRNA – PUF 단백질 – cofactor 간의 상호작용을 통한 단백질생성조절에서의 기능 연구를 목표로 수행하였음. □ 연구 목표대비 연구결과 1. PUF protein의 STE12 target-mRNA에 대한 위치조절과 단백질생성 기작 분석 - PUF4,5,6 유전의 deletion 돌연변이 효모균주를 제조하였고, filamentous growth 연구에 적합한 Σ1278b 균주배경에서 이배체 puf5Δ/Δ와 puf6Δ/Δ 돌연변이주 제조. - PUF4,5,6 의 Ste12 및 Tec1 단백질생성에서의 기능 확인. Haploid mating 조건과 다른 filamentation조건에서의 기능 확인 - Nuclear periphery로의 STE12 및 TEC1 mRNA의 localization 확인 - Puf6와 Puf5가 STE12 와 TEC1 mRNA의 핵주위로의 위치 결정에 관여한다는 결과 - Filamentarion 유도조건인 SLAD media에서 STE12 및 TEC1 mRNA의 위치를 확인하였고 Puf6와 Puf5의 조절 기능을 분석함 2. Target-mRNA 특이적 RNA-binding complex 분석과 이들의 세포조절에서의 기능 연구 - RNA granules 구성원인 Dhh1과 Puf 단백질의 상호관계 분석. dhh1Δ/Δ 돌연변이주는 PUF 돌연변이주와는 다른 양상을 보임. - Puf6와 Dhh1 RNA helicase와의 complex 형성에 FUS3와 TPK2 protein kinase가 관여함을 보임 - PUF5와 PUF4의 이중돌연변이 제조를 통한 상호관계 분석 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) - Cancer, stem cell, neuronal development 등에서의 PUF 단백질의 작용 기전에 본 연구의 결과를 활용. 특히 단백질 생성과 mRNA decay pathway 조절에 중요 기전을 제시. - 최근 급격히 대두되고 있는 mRNA의 세포내 organelle-tageting 주제 연구에 중요한 예시를 제공할 수 있음. 주요 전사인자들의 NLS 기반의 핵이동 외에도 mRNA의 위치결정이라는 새로운 연구방향을 제시. - PUF protein family에 속하는 7개 단백질의 기능연구로 확대 가능 - 단백질 및 RNA 위치결정 기술 선진화 - RNA의 분자유전학적 세포유전학적 분석 기술 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김진미
• 주관연구기관 : 충남대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. PUF RNA 결합단백질;mRNA 위치결정;Ste12 전사인자; 2. PUF RNA-binding protein;mRNA localization;Filamentation;Ste12 transcription factor;Dhh1;

□ 연구개요 o 진단 및 치료용 방사성동위원소를 이용하는 핵의학진료에 적용을 위한 개인선량계를 이용한 내부흡수선량의 정량평가 기술 개발 - 몬테카를로 전산실험 패키지를 이용한 방사성동위원소 사용 환경 구현 - 다양한 선량계를 이용한 선량측정 특성 평가 - 측정표면선량 기반 내부 방사능량 및 내부흡수선량 추정 알고리즘 개발 □ 연구 목표대비 연구결과 o 선량계 측정특성 평가 - 3종류의 상용 개인용 선량계에 대한 특성을 평가하였고, 개인 선량계들로 측정한 표면선량값들은 방사능량(물리적 반감기, 측정시간 고려)에 비례하였음. - 핵의학분야에서 사용이 확대되고 있는 섬광체-광센서 결합형 선량계 시작품의 특성 및 성능을 평가함. o 진단 및 치료용 방사성동위원소 표지 약물의 전신 유효 및 국소 선량 평가 - 전신 유효선량 및 국소장기의 선량평가에서 전신 유효선량 평가에 전신 방사능량 정보가 가장 중요한 역할을 하였음. - 내부흡수선량 평가를 위한 개인 선량계 부착위치가 중요하고, 방사성의약품의 특이 섭취부위에 대한 고려가 중요하였음. o 내부 방사능 및 흡수선량 추정을 위한 몬테카를로 시뮬레이션 및 프로그램 개발 - ML-EM알고리즘 기반의 내부 국소 방사능 추정법을 개발하였음. - NEMA body phantom 및 수학적 인체 팬텀에 선량계 부착을 구현한 PHITS시뮬레이션으로 내부 선원에서 방출되는 감마선의 방출량 추정이 가능함을 확인함. - 물리적 NEMA body phantom에 부착한 선량계와 동일한 위치에 선량계를 부착한 NEMA body phantom 조건을 구현한 PHITS 시뮬레이션으로 얻은 결과를 이용한 내부 방사능량의 추정값은 실제 사용한 방사능량과 유사한 값을 보였음. - 수학적 인체 팬텀 이용 시뮬레이션을 통한 인체 내 방사능량 추정결과도 설정한 방사능량과 높은 선형 관계를 보였음. o 표면 선량기반 내부 흡수선량분포 재구성 - 핵의학영상재구성법과 동등한 개념에 기반 한 반복적 재구성법으로 선량계의 측정값들을 이용하여 내부선량의 분포를 영상화가 가능하였음. - 재구성된 선량분포 영상의 공간적 분해능이 낮았으며, 선량계의 크기 및 위치 간격에 대한 의존성이 높았음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) o 기존의 선량계 기반의 국소선량평가 기술과 달리 선량분포 영상화까지 가능한 방법 제시는 의료뿐만 향후 국내 방사선 계측 및 의료기기 분야에서 응용이 가능함. o 핵의학진료의 측면에서 기존보다 진료환경 및 환자 편이적 측면에서 새로운 임상 진료 방법 개발 및 제안에 기여할 수 있는 방법이 될 수 있음. o 연구개발 성과는 후속 연구수행을 통해 개발된 기술의 완성도와 적용범위 확대를 추진하고 이를 기반으로 임상적용 가능성 확인 및 검증 방안을 추진. o 연구개발을 통해 확인한 새로운 검출부 기반 선량계 기술을 이용하여 내부선량 측정에 효율적인 선량계 개발 및 검증 연구 수행 방안을 모색. o 국내에서 관심과 필요성이 증가하고 있는 치료용 방사성의약품 연구개발 및 임상 적용 연구에 접목 가능성을 모색. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김경민
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 개인용선량계;내부흡수선량;몬테카를로 시뮬레이션;방사성의약품;핵의학치료; 2. personal dosimeter;internal absorbed dosimetry;Monte-Carlo simulation;radiopharmaceuticals;nuclear medicine therapy;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 박승문
• 주관연구기관 : 전북대학교
• 발행년도 : 20230400
• Keyword : 1. 디이노코커스;미생물;생물소재;화장품;카르테노이드; 2. Deinococcus;microorganism;biomaterial;cosmetics;carteinoid;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 한상준
• 주관연구기관 : 알엠택
• 발행년도 : 20230200
• Keyword : 1. 삼중수소;육방정 질화붕소;분리막;원전;분리 효율; 2. tritium;hexagonal boron nitride;separator;nuclear power plant;separation efficiency;

Ⅳ. 연구개발결과 - 금속, 세라믹 소재에 대한 비파괴 내부 구조 가시화 가능성 평가 완료. 특히, 국내에서는 시도된 적이 없는 금속 소재 결정립 가시화 및 고온 실시간 거동 가시화 분석 인프라 구축 - 상용화된 X-선 장비에서 제약을 가지는 실시간 구조 분석 및 미세 구조 분석 기술의 적용 가능성 평가 완료 - 또한, 방사광 X-선 리소그래피 기법을 적용한 초정밀 미세패턴 제작 가능성 평가 완료 - 방사광 기반 분석 기술 이해도 제고를 위한 기술교류회 및 방사광 분석 가능 정보 가시화 추진. 또한, 방사광가속기 인프라 구축을 위한 소재 이해도 제고 및 협력 체계 구축을 위한 실무 협의 추진 (출처 : 요 약 문 3p)

• 연구책임자 : 박이호
• 주관연구기관 : 한국재료연구원
• 발행년도 : 20231200
• 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;

□ 연구 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 - 최종 목표 간암 동물모델을 활용하여 8-oxo-dG(8-hydroxy-2’-deoxoguanine) 산화 손상과 핵막단백질 Lamin의 상호작용을 유전체 수준에서 밝히고 이를 ‘Lamin의 유전체 안정성 유지를 위한 산화 손상 복구 기작’으로 이해함으로써, 간암 진단 및 치료에 새로운 접근방안을 제시하고자 함. - 세부 목표 1. 간암에서의 발달 단계별 8-oxo-dG 유전체와 Lamin 핵막 단백질과의 상호결합 및 인터렉톰 분석 2. Lamin을 통한 8-oxo-dG 복구 기전 규명 3. 간암 환자 유전체분석을 통한 Lamin 매개 발암성 8-oxo-dG 돌연변이 규명 이러한 목표를 위하여, 1) 산화스트레스 유도 약물(DEN)을 투여하여 제작한 간암 동물 모델을 활용하여 NGS 분석을 수행함으로써, 2) 간암 유전체내 8-oxo-dG 분포를 관찰하고, 3) 유전체-핵막단백질의 상호작용을 통한 DNA 복구 메커니즘을 규명하여 간암의 진단과 치료에 응용 가능한 이론을 제시하고자 함. ◼ 전체 내용 - 연구배경: 발암 과정에서 산화스트레스로 인한 DNA 산화 손상 (8-oxo-dG)이 C가 아닌 A와 염기배열하여 체세포 돌연변이를 형성하면서 암 발달의 원인으로 지목되었으나, 유전체 수준에서의 정확한 위치와 복구과정, 핵막 내부의 공간적인 분포에 대해서는 전혀 알려지지 않음. 따라서, 본 과제책임자의 DNA 손상 및 복구 연구에 대한 전문성과 소속 연구진이 개발한 8-oxo-dG 시퀀싱 기술을 기반으로, 간암 생성 시발생하는 8-oxo-dG 유전체 서열과 산화스트레스에 의해 핵 안을 구획화하는 Lamin과의 연관성을 유전체 수준에서 분석하고, 이를 통해 Lamin의 DNA 손상 복구 기능에 대한 분자생물학적 기작을 규명하여, 산화스트레스로 인한 간암 발달 기전을 규명하고자 함. - 연구내용: 1. 간암유전체분석을 통해 Lamin 매개 8-oxo-dG 복구 기전을 규명하고, 산화스트레스로 인한 Lamin 결함이 8-oxo-dG 형성에 미치는 영향을 확인하여 간암의 발달 기전을 규명 - NGS 분석을 통해 간암의 발달단계에 따른 8-oxo-dG과 lamin의 분포를 분석함으로써 8-oxo-dG 복구과정에서 Lamin의 기능과 역할에 대한 가설 확립 - Lamin 결함이 8-oxo-dG 증가 및 8-oxo-dG와의 상호작용에 미치는 영향 관찰 - 간암세포를 활용하여 산화스트레스로 인한 Lamin 연관 간암 발달 기전 규명 2. 생체 모델을 활용하여 Lamin의 유전체 안정성 유지 기전을 검증하고, 간암 환자조직의 유전체를 분석하여, 1단계 연구를 통해 규명한 Lamin 관련 간암 발달 기전의 유효성을 평가 - Xenograft mouse 모델을 활용하여 Lamin에 의한 8-oxo-dG 복구 및 간암 발달 기전 검증 - 간암 환자조직의 유전체 분석을 통해 Lamin 매개 8-oxo-dG 복구 기전 검증 및 간암 돌연변이를 발굴 ◼ 1단계 ❏ 연구 목표 Lamin과 8-oxo-dG의 상호결합 및 관련한 간암 발달 메커니즘을 밝히고, 간암 발달단계별 유전체 정보를 생산하여 이를 다각도로 분석하고자 함. 1. Lamin 단백질의 인터렉톰 분석 - 전사체 분석을 통해 Lamin의 기능 및 관련 메커니즘에 대한 정보 수집 - 간암 발달단계에 따른 Lamin의 발현량 및 결합단백질 비교 관찰 2. 간암 동물 모델의 유전체 분석 - 간암 발생 생체모델의 유전체 내 8-oxo-dG 분포를 분석 - Lamin과 8-oxo-dG 사이의 관련성 도출을 위한 Lamin ChIP-seq 수행 및 8-oxo-dG 분포와의 비교 분석 3. Lamin과 8-oxo-dG의 연관관계를 설명하는 메커니즘 규명 - Lamin에 대한 8-oxo-dG의 결합력 분석 - 유전체 내 Lamin과 8-oxo-dG의 결합을 설명하는 가설 수립 - 간암 발달에 따른 Lamin과 8-oxo-dG간 결합력의 변화 유무 관찰 - Lamin과 8-oxo-dG 간의 상호작용이 간암 발달에 미치는 분자생물학적 메커니즘 규명 ❏ 연구 내용 1. Lamin의 인터렉톰 분석 Lamin과 8-oxo-dG의 상호작용 연구 시작 전, Lamin에 대한 사전 정보를 수집하고자 함. - Lamin 연관 전사체 분석(RNA-seq)을 통해 Lamin이 DNA 손상 복구, 지질 대사, 스트레스 반응 등에 관여하는 유전자군의 발현을 조절하는 것을 확인함 - 간암 발달 단계에 따른 Lamin의 발현량 변화 및 결합 단백질의 변화는 관찰되지 않음 - Chromatin Immunoprecipitation(ChIP) Dot blot을 통해 LaminA와 8-oxo-dG와의 강한 결합을 관찰 2. 인간 간암세포주 유전체정보 분석 간암 동물모델의 유전체 정보와의 비교분석을 위해 인간 간암 세포주의 유전체 분석 진행 - 항체를 이용하여 8-oxo-dG-IP-seq을 수행, 8-oxo-dG의 유전체 내 분포 확인한 결과 LINE(Long interspersed nuclear element) 서열에 8-oxo-dG 수준이 높게 나타남 - Lamin ChIP-seq 결과, LINE, SINE(Short interspersed nuclear element) 및 Simple repeat 서열에 Lamin이 강하게 결합하는 것을 관찰 3. 간암 동물 모델의 유전체 분석 간암 발달 단계에 따라 Early, Mid, Late 시기의 마우스 간 조직에서 추출, Lamin과 8-oxo-dG의 분포를 확인하고, 연관 관계를 확인하고자 함 - Mid 시기에 8-oxo-dG 수준이 가장 높았으나, 유전체 전반에 산재하여 발생함 - 인간 간암 유전체 분석 결과와 동일하게 8-oxo-dG이 LINE 서열에서 가장 많이 발생하였음 - Lamin ChIP-seq 분석 결과, Lamin 또한 LINE 서열에 밀집하였으며, 8-oxo-dG와 Lamin이 LINE에서 co-localize함을 확인함 4. Lamin과 8-oxo-dG의 결합친화도 분석 면역침강법을 이용하여 Lamin이 Guanine보다 8-oxo-dG에 더 강한 결합 친화도를 보임을 확인함으로써, Lamin이 LINE 서열에 존재하는 8-oxo-dG의 복구 과정에서 기능할 것이라는 가설을 세움 5. Lamin에 의한 간암 발달 기전 동물 모델의 간암 조직에 siRNA를 처리하여 간암세포에서 Lamin의 발현을 억제하였을 때 간암의 발달이 저해됨을 확인함으로써, Lamin이 새로운 항암 타겟으로 응용될 수 있음을 시사함 ◼ 2단계 ❏ 연구 목표 분자생물학 수준에서 규명한 Lamin과 8-oxo-dG에 의한 간암 발병 기전을, 동물모델 및 간암 환자 유래 간세포 분석을 통해 검증하고자 함. Lamin과 8-oxo-dG의 상호작용에 의한 간암 발달 기전을 검증하고, 간암 발암성 돌연변이 발굴을 통해 핵막단백질 Lamin이 간암의 발달에 미치는 영향을 밝히는 것을 목표로 함 1. Lamin 매개 8-oxo-dG 복구 기전의 생체 내 검증 - 1단계 연구에서는 Lamin과 8-oxo-dG의 상호작용과 관련한 간암 발병 메커니즘을 규명하고, 2단계 연구에서 이를 동물모델에서 검증하고자 함 - Lamin 돌연변이 간암 세포주와 환자 유래 간암 세포주를 이종이식하는 Xenograft mouse 모델을 활용하여 Lamin 관련 간암 발달 기전 검증 2. 간암 발암성 돌연변이 발굴 - 간암 동물 모델의 전장 유전체 데이터 분석을 통해 Lamin 관련 발암성 돌연변이 발굴 - 간암 환자의 전장 유전체 데이터 생산 및 분석을 통해 Lamin 관련 돌연변이의 인체 내 유효성 검증 ❏ 연구 내용 간암 동물모델과 인간 간암 세포주에서 공통되는 ‘Lamin 매개 8-oxo-dG 복구’ 메커니즘을 밝혀, 최종적으로 간암 환자 조직의 유전체정보 분석을 통해 메커니즘의 인체 내 유의성을 검증할 예정임 1. Lamin의 8-oxo-dG 복구 및 LINE의 발현 억제 기전을 분자생물학적 실험 방법을 통해 세포 수준에서 규명할 계획임 - 인간 간암 세포주 HepG2와 Huh7에서 Lamin에 의한 8-oxo-dG 복구 기전 및 유전체 안정성 유지 기전을 검증할 예정 - 간암 발달 동물 모델에서 발달 단계별 LINE의 발현량 및 활성을 RNA-seq, Western blot 등의 실험을 통해 비교 예정 - 간암 세포주를 활용하여 Lamin과 LINE의 발현 조절을 통한 간암의 발달 기전 검증을 계획 2. 동물 실험 및 간암 환자조직의 유전체 분석을 통해 메커니즘의 유의성을 검증할 예정임 - 간암 동물모델의 전장유전체 분석을 진행하여 간암에서 LINE이 insertion 된 genomic region을 탐색하고, RNA-seq을 통해 이러한 insertion이 종양 관련 유전자에 미치는 영향 탐색 - 동물모델에서 탐색한 LINE의 insertion region을 간암 환자조직의 유전체 분석을 통해 검증 - 8-oxo-dG 복구 기능에 이상을 보이는 Lamin의 돌연변이 간암 세포주를 동물 세포에 이식하는 Xenograft model을 활용하여 Lamin에 의한 간암 억제 기전 검증 □ 연구성과 1단계 연구결과 Lamin의 발현을 조작한 세포의 전사체분석을 통해 Lamin과 DNA 손상 복구의 연관성을 관찰하고, 유전체 분석을 통해 LaminA 단백질과 8-oxo-dG가 LINE 서열에 밀집함을 확인함. 결합친화도 분석실험을 수행하여, LaminA가 Guanine보다 8-oxo-dG와 강하게 결합하는 것을 관찰함. 연구결과와 선행 논문의 종합적인 분석을 통해, LaminA가 SIRT6와 상호작용하여 LINE 서열에 존재하는 8-oxo-dG의 복구에 기능할 수 있음을 확인함. 더불어 마우스 모델을 이용한 간암 발병 실험을 통해 간암세포에서 LaminA의 발현 억제 시 간암의 증식이 저해됨을 관찰하여, LaminA를 새로운 항암 타겟 단백질로서 제안함 2단계 연구에서는 ‘Lamin을 매개로 한 8-oxo-dG의 손상 복구’ 기전을 세포 및 동물 실험을 통해 규명하고, 간암 환자 조직에서 검증하여 간암 발달 기전에 대한 이해와 간암 치료에 새로운 접근 방안을 제시할 수 있을 것으로 기대함. □ 연구성과의 활용 계획 및 기대 효과 1. 간암 항암제 개발에 활용 가능한 기초 메커니즘 확립 간암의 발달과정에서 산화스트레스로 인해 생성되는 DNA 손상이 미치는 영향에 대한 분자생물학적 메커니즘을 제시함으로써, 향후 간암의 치료를 위한 항암제 개발에 응용 가능함 2. 양질의 간암유전체정보 생산 및 분석 단계별 간암 발병 모델을 이용한 NGS 분석을 통해 후속 연구를 활성화할 양질의 빅데이터를 생산하여 제공하고, 간암을 유도하는 발암 돌연변이를 발굴함으로써 간암의 진단기술 개발에 활용 가능한 데이터베이스를 구축할 것으로 기대 3. 암 연구에서 핵막과 DNA 복구기전을 융합한 창의적인 연구 분야 개척 단백체와 유전체 연구를 융합하여, 핵막이 구조적, 생리학적인 다각적 기능을 통해 산화스트레스에 대응하는 메커니즘을 규명함으로써, 핵막 단백질이 간암의 발달에 미치는 영향에 대한 창의적이고 도전적인 새로운 연구영역을 개척할 것으로 기대 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 함자영
• 주관연구기관 : 고려대학교
• 발행년도 : 20231200
• Keyword : 1. 간암;차세대염기서열분석;산화 DNA 손상 복구;간암동물모델; 2. Hepatocellular carcinoma;Oxidative DNA repair;NGS;DEN-induced liver cancer model;LINE;

□ 연구개요 본 연구 과제는 차세대 친환경 엑스선 조사 살균기술을 다양한 식품군에 적용하기 위해서 식품 내적·외적 스트레스 요인에 의한 미생물 내재특성 변화가 살균효과에 미치는 영향 규명, kinetics modeling을 통한 제어 효과의 정량적 분석, 저준위 엑스선 조사기술과 결합 가능한 비가열 기술의 선별 및 처리 조건 최적화를 통한 신규 조합 처리 기술 개발을 최종 목표로 함. 이를 통해 현재 식품 산업에서 사용되고 있는 식중독 균 제어 기술의 단점을 보완하고 식품공정의 최종라인에서 활용 가능한 첨단 식중독 균 제어 기술을 제시하고자 함. □ 연구 목표대비 연구결과 적·외적 스트레스 요인 규명 – 온도, pH 조건을 중심으로 ◆ 산성도의 변화(acidification)가 엑스선 조사기술의 살균효과에 미치는 영향을 버퍼 및 실제 식품을 기반으로 검증 완료 함. ◆ 미생물별 저온생장 조건이 엑스선 조사기술의 살균효과에 미치는 영향을 버퍼 및 실제 식품을 기반으로 검증 완료함. ◆ Kinetics modeling을 활용한 제어 효과의 정량적 분석을 완료함. 2차년도: 친환경 엑스선 조사기술의 식중독 균 제어 효과에 영향을 미치는 식품 내적·외적 스트레스 요인 규명 - 수분활성도, 각 요인 조합조건을 중심으로 ◆ 저온생장 조건이 엑스선 조사기술의 살균효과에 미치는 영향을 저온에서 생육하며 식중독을 일으키는 주요 병원균을 기반으로 검증 완료함. ◆ 수분활성도의 변화(Osmotic stress)가 엑스선 조사기술의 살균효과에 미치는 영향을 저수분 식품에서 식중독을 일으키는 주요 그람양성 병원균을 기반으로 검증 완료함. ◆ 수분활성도 변화에 의한 엑스선 저항성 변화가 일어나는 기작을 분자생물학적 분석을 통해 규명함. 3차년도: 친환경 엑스선 조사기술을 활용한 비가열 조합처리 기술 개발 ◆ 조합 가능한 비가열 기술 범위를 고찰하여 실제 조합기술을 발굴하였으며 최적의 synergistic effect 도출을 위한 공정 기준을 확립하였음. ◆ 적용 대상 샘플의 품질 변화 측정을 통한 최적 처리 조건을 확립함. ◆ 정량적, 정성적 분석 기술을 이용하여 조합기술의 식중독균 제어 및 synergy 유발 메커니즘을 구체적으로 규명함. □ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) - 본 연구를 통해서 식품 내·외부의 주요 환경적 스트레스인 온도, pH, 수분활성도 조건에 따른 엑스선 조사기술의 식중독 균 제어 효과를 상대적으로 평가함으로써 엑스선 조사 처리에 적합한 식품군 분별은 물론 산업 적용 시 효과를 극대화 할 수 있는 공정조건을 확보할 수 있음. - 저준위 엑스선 조사 및 비가열 조합처리 기술의 경우 낮은 용량(low dose)의 엑스선을 사용하면서 식중독 균을 효과적으로 제어할 수 있는 방안이므로 고용량(high dose)의 엑스선 사용에 의해 대두 될 수 있는 안전성 및 품질열하 문제의 해결책이 될 수 있음. - 엑스선 조사 및 비열 조합처리 기술은 현재 사용되어지고 있는 제한된 종류의 식중독 균 제어 기술들에 대한 새로운 대안이자 높은 투과력을 바탕으로 식품공정의 최종라인에서도 적용 가능한 차세대 제어 기술로 활용될 수 있음. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 하재원
• 주관연구기관 : 국립한경대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 엑스선 조사;전리방사선;비가열 살균;이종 스트레스;조합처리 기술; 2. X-ray irradiation;Ionizing radiation;Non-thermal sterilization;Heterologous stress;Hurdle technology;

□ 연구개요 이 연구는 FinFET을 대체하기 위해 개발 중인 Nanosheet FET의 방사선에 의한 열화 연구 진행함. 나아가 방사선에 의한 Nanosheet FET SRAM 회로 성능 저하에 대한 현상을 관찰함. Device의 aggressive scaling down으로 소자 내 채널 부피가 defect cluster의 부피와 유사할 만큼 감소하면서 cosmic rays에 의한 방사선 효과는 우주 환경뿐만 아니라 지상 환경에서도 무시할 수 없음. 전산모사 (TCAD simulation)를 통해 변위결함에 의한 로직 반도체의 DC 특성 열화를 연구하고, 소자내 영구적인 손상을 최소화할 수 있는 최적의 내방사선 소자 구조를 개발함. □ 연구 목표대비 연구결과 1차 연도에서, carrier의 양자 현상을 근사적으로 고려한 Modified Local Density Approximation (MLDA) 모델로 nanosheet FET에서 displacement defect에 의한 DC 특성 열화에 관해 연구를 진행함. 2차 연도에서는 정확한 carrier의 양자 물리 현상을 고려하기 위해 silicon sub-band structure 및 3D schrodinger equation에 대한 이론을 정확히 반영할 수 있는 Tool (Synopsys QTX)을 도입하여 Nanosheet FET에서의 displacement defect issue에 대해 연구를 진행함. 3차 연도 목표인, Nanosheet FET 소자에 대한 연구 결과를 기반으로, 회로 레벨 (SRAM)에서의 displacement defect에 의한 operation static noise margin 열화 연구를 진행함. 내방사선 SRAM 회로 구현을 위해 3nm node Nanosheet FET 6T SRAM에 우주방사선에 의해 발생한 displacement defect이 미치는 영향을 종합적으로 연구함. 방사선의 변동성을 고려하여 종합적으로 연구함. TCAD 시뮬레이션을 사용하여 다양한 device parameter 및 defect cluster condition을 split 함. Read static noise margin (RSNM) 감소율은 displacement defect cluster의 단면적이 직사각형인 경우 및 pull-down1(PD1) 트랜지스터에 있을 때 19 %로 가장 높음. 시트의 모양이 NS와 NW인 경우를 비교했을 때 NS에서 2.3 % 더 낮은 RSNM 열화를 보임. 최악의 조건(직사각형 단면적 displacement defect cluster, 손상된 PD1 트랜지스터, NW structure)에서 S/D 언더랩 구조가 S/D 오버랩 구조보다 3.7% 낮은 RSNM 열화를 보임. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 이전까지 국내외에서 Nanosheet FET 6T SRAM의 방사선에 의한 변위결함의 영향은 연구된 바가 없음. 본 연구 결과를 통해 반도체의 지속적인 공정 미세화로 인해 컴퓨터, 자동차, 스마트폰, 인공위성뿐만 아니라 양자컴퓨터, 데이터 센터 등 다양한 산업에서 널리 사용될 차세대 Logic 반도체의 신뢰성을 높일 수 있음. 내방사선 Nanosheet FET 6T SRAM 소자 구조 개발 연구를 통해 고신뢰성이 요구되는 우주·항공 분야의 통신위성, 원격탐사 위성, 항법위성, 위성 탑재 컴퓨터에 유용할 것으로기대됨. 본 연구는 민간 주도의 상용화 시대에 발맞춰 저비용의 내방사선 IC를 가능하게 함. 반도체의 고성능화 및 고집적에 따른 신뢰성 시장의 수요가 확대됨에 따라 파운드리, 팹리스, 반도체 장비 제조사 등 글로벌 고객 유치가 가능함. 제품 신뢰성의 공신력을 확보하기 위해 외국의 제3기관에 의존하고 있는 실정에서 벗어나 시간 및 비용을 절약할 수 있음. 방사선에 취약한 반도체 회로 위치를 물리적 해석을 통해 분석할 수 있는 반도체 미래 인재 육성이 가능함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김정식
• 주관연구기관 : 경상국립대학교
• 발행년도 : 20230200
• Keyword : 1. 나노시트 SRAM;변위결함;방사선;고신뢰성;전산모사; 2. Nanosheet SRAM;displacement defect;radiation;high reliability;TCAD simulation;

□ 연구개요 본 연구는 현재 비세포성폐암(NSCLC) 환자에게 적용되고 있는 방사선치료를 시행함에 있어 방사선치료 효과 증대를 위한 일환으로 유산소운동을 병행하고자 하였다. 방사선치료 효과 상승의 근본적인 방법으로 종양 세포내의 산소농도를 증대시키는 방법이 가장 일반적이다. 이에 본 연구진은 폐암 환자에게 유산소운동을 병행함으로써 종양세포 내의 재산소화를 유도하여 방사선치료 효과에 미치는 영향을 확인하고자 하였다. 해당 내용을 동물모델을 활용하여 유산소운동이 폐암 방사선치료 효과에 미치는 영향을 확인한 이후에 3년차에 방사선치료를 받는 폐암 환자를 대상으로 임상연구를 진행하여 그 효과를 검증하고자 한다. □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구의 1,2년차 연구결과는 목표 대비하여 계획대로 연구를 진행하여 연구결과를 도출하였다. NSCLC 세포주(A549)를 활용하여 NSCLC-orthotopic 마우스 모델을 구축하였다. 구축한 마우스 모델을 활용하여 단독 방사선 치료그룹, 단독 유산소운동그룹, 유산소운동과 방사선치료를 병행한 그룹으로 구분하여 In vivo 실험을 진행하였다. 마우스용 트레드밀을 활용하여 방사선 처리 전에 유산소운동을 실시하였고 모든 동물실험 일정을 종료 후 마우스에서 종양 조직을 확보하여 폐암 세포 종양 크기의 변화 및 종양세포 내의 세포 사멸 정도를 확인하였다. 또한 유산소운동을 병행하였을 때 종양세포 내의 산소농도 변화 및 활성산소(ROS) 변화를 면역조직화학염색법을 활용하여 분석하였다. 추가적으로 동물모델을 통해 확보한 종양 조직을 이용하여 전사체(NGS)분석을 실시하였다. 이는 유산소운동을 방사선치료와 병행하였을 때 종양세포 내의 재산소화 및 ROS 증대에 미치는 핵심인자를 발굴하기 위함으로 본 연구진은 4개의 핵심인자를 분석하여 제시하였다. 본 연구의 3년차 연구결과는 목표치에 대비하여 연구진행이 많은 부분에서 미미하다. 현재 본 기관의 기관생명윤리위원회에 임상시험 승인을 위한 논의단계에 있으며 유산소운동이 가능한 폐암 환자의 코호트 분류 및 안전한 재활치료의 프로세스 구축에 대한 논의 후 임상시험을 진행하기 위한 단계에 있다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 본 과제의 최종 목적은 폐암 방사선치료 효과의 증대를 위한 병용치료 파트너를 찾기 위함이다. 앞서 언급하였듯이 방사선치료 효과 상승의 근본적인 방법은 저산소성 종양세포 내에 재산소화 과정을 통하여 그 치료효과를 상승함에 있다. 이에 많은 연구진들이 고압산소탱크 및 나노입자를 활용한 종양세포 내의 직접적인 산소 전달을 위한 연구들이 진행되고 있다. 하지만 장비 설치에 많은 비용과 임상 적용에 있어 한계점이 따른다. 본 연구진은 비교적 접근이 용이한 유산소운동을 병행하였을 때 폐암세포 내의 재산소화를 유도하고 이를 통해 방사선치료 효과 상승을 유발할 수 있다는 연구가설을 세우고 동물모델을 통해 이를 검증하고 유산소운동이 방사선치료 효과 상승의 역할 가능성을 제시하였다. 또한 전사체분석을 통하여 치료효과 증대의 핵심인자를 제시하였다. 본 연구진은 연구결과를 바탕으로 추후에 핵심인자를 조절하여 유산소운동과 방사선치료를 병행하였을 때 확실한 치료효과 증대에 대한 검증을 동물모델에서 진행함과 동시에 현재 보류상태에 있는 폐암 환자를 대상으로 임상시험을 진행하기 위하여 노력할 것이다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 조선미
• 주관연구기관 : 인제대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 비세포성폐암;방사선치료;유산소운동;재산소화;전사체분석; 2. Non-small cell lung cancer;Radiotherapy;aerobic exercise;reoxygenation;Transcriptome analysis;

연구개요 언둘레이터(undulator)는 방사광가속기에서 방사광을 발생시키기위해 사용된다. 언둘레이터의 길이를 줄이기위한 여러 마이크로 언둘레이터들 중 플라즈마 언둘레이터에 대해 연구하였다. 최근 연구들은 레이저를 이용한 플라즈마 언둘레이터였으나, 본 과제에서는 전자빔을 이용하여 EUV용 플라즈마 언둘레이터를 위한 플라즈마 설계에 대해 연구하였다. 2개의 전자빔을 이용하여 앞서가는 전자빔(드라이버)은 플라즈마 언둘레이터를 생성하고, 따라오는 전자빔(삽입 전자빔)은 방사광을 만드는 것에 참여한다. 20 nm의 방사광을 만들기 위해 10¹⁸cm^-3 의 플라즈마 밀도에서 400 MeV의 드라이버와 삽입전자빔이 필요하리라 예상하였다. 본 연구에서는 전자빔과 플라즈마간 상호작용을 계산하였고 전자빔의 synchrotron 움직임으로부터 발생하는 방사광을 계산하는, 크게 2가지의 서로 다른 계산 알고리즘을 개발 및 적용하였다. 또한 실제 플라즈마를 생성하기 위한 기초연구를 진행하여 전자빔 플라즈마 상호작용 계산을 위해 particle-in-cell (PIC) 코드를 이용하되 수치오류가 없는 field 계산 알고리즘을 개발하였고, 전자빔의 움직임으로 발생되는 방사광은 Lienard-Wiechert Potential 식을 이용하여 계산하였다. 실제 플라즈마 채널을 발생하기위한 가스 capillary를 개발, 이를 이용하여 플라즈마 가속 실험을 진행하였다. 연구 목표대비 연구결과 PIC 시물레이션에서 얻은 전자빔의 궤적으로부터 synchrotron radiation 계산을 하였다. 실제로 얻은 파라미터는 200 MeV, 100 MeV의 전자빔 에너지와 10¹⁷cm^-3 의 플라즈마 밀도였고 이는 초기 예상했던 수치와는 많이 낮은 것들이었다. 또한 전자빔의 길이는 수 마이크로미터로 좁아야했으며 전자빔의 에너지 분산이 예상과 다르게 큰 편이었다. 이는 드라이버 전자빔의 에너지 손실에 큰 영향을 줘 수십 cm의 긴 언둘레이터 플라즈마로를 만들기는 어려웠다. 따라서 초기에 기대하였던 FEL 효과는 에너지 분산이 커짐에 따라 EUV를 목표로하기에는 어려운 조건이었다. 본 연구과제를 통해 PIC에서의 field 알고리즘 개발, PIC 결과를 그대로 이용하여 synchrotron radiation 모듈등을 PIC 코드에 삽입하였다. 개발된 코드는 github를 통해 공개하였다. (https://github.com/scienter/jopic.git) 플라즈마 언둘레이터를 구현하기위한 일체형 가스 capillary를 개발 실험에 응용하였고 전자빔 가속, 방전 플라즈마 실험 등을 통해 개발된 capillary가 유용함을 보였다. 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 플라즈마 언둘레이터 주제는 아직 연구단계이며 극복해야할 주제임이 분명하지만 수미터의 언둘레이터길이를 100분의 1수준으로 획기적으로 줄일 수 있기에 그 효과는 상당하리라 생각된다. 본 과제를 통해 개발한 플라즈마 소스와 시물레이터는 관련 연구의 기초를 닦았다는 점에 기여를 할 수 있다고 판단한다. 공동연구를 통해 박사과정 학생 3명, 박사후연구원 2명 등 관련 전문 연구원들 육성에도 기여하였다. 본 과제에서 개발한 플라즈마 소스는 IBS 초강력레이저 연구단에서 수행하고 있는 플라즈마 가속 소스에 기여할 수 있어 추가적으로 공동 실험을 추진중에 있다. 특히 플라즈마 소스를 이용한 플라즈마 렌즈 응용 실험은 포항가속기연구소의 eLabs 시설에서 기획되고 있으며 본 과제를 통해 마련한 실험 챔버를 이용할 예정이다. 마지막으로 EUV용 플라즈마 언둘레이터를 목표로한 본 과제에서 FEL특성을 보여주지는 못하였다. 이는 EUV가 아닌 THz 영역에서 오히려 가능한 주제가 아닐까 본 과제를 수행하면서 판단되었다. 플라즈마 언둘레이터에서 발생되는 전자빔 에너지 분산 증가 이슈는 짧은 파장의 FEL에는 부족한 것으로 결론지었다. 향후 THz에서의 플라즈마 언둘레이터 연구를 이어서 진행할 예정이다. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 조명훈
• 주관연구기관 : 포항공과대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 플라즈마;언둘레이터;플라즈마 렌즈;전자가속; 2. plasma;undulator;plasma lens;electron accelerator;