□ 연구개요 방사선 내성을 보이는 폐암 세포와 폐암 조직에서 방사선 민감 증진을 위한 mitotic catastrophe을 통한 세포사멸에 관련된 새로운 유전자인 PMVK의 기능 및 기전을 규명하고, 더 나아가 in vivo 방사선 치료 효능을 평가함으로써 방사선 항암 치료의 새 지표를 마련하고자함. □ 연구 목표대비 연구결과 < 1차년도 > • Mitotic Catastrophe (MC)을 통한 방사선 민감도 증진 유전자 PMVK 검증 : 폐암 세포주에서 siPMVK에 의해 MC을 통한 방사선 민감 증진 확인 : siPMVK에 의한 차별적인 세포사멸 신호전달 확인 • siPMVK에 의한 DNA damage-repair pathway 관련 확인 : HR DNA repair pathway 조절 기전 연관 : ATR/ATM checkpoint pathway 조절 기전 연관 < 2차년도 > • siPMVK에 의한 mitosis 조절인자 관련 확인 : siRNA보다 안정적으로 응용된 plasmid 형태의 shRNA의 gene knock-down 시스템 구축 : 세포내 DNA content (세포주기) 변화에 미치는 효과 확인 : siPMVK가 centromeric heterochromatin, kinetochore 단백질들에 미치는 영향 분석 : siPMVK에 의한 염색체, 핵막 변화 분석 < 3차년도 > • siRNA 전달체 제작 및 확보 : Liposome-siRNA 전달체 확보 • in vivo 효능평가 : 폐암, 췌장암 CDX 모델에서 방사선 민감도 증진효능 확인 : A549 mouse 모델에서 siRNA 전달체을 이용해 방사선 민감도 증진효능 확인 : MiaPaCa-2 mouse model에서 Lip-siRNA 이용해 방사선 민감도 증진효능 확인 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) • 새로운 항암 타겟으로써의 PMVK 유전자의 가치 조명 • siPMVK에 의한 DNA damage pathway와 mitosis control 조절 기전 분석 결과는 새로운 생화학적 기반 지식 제시 • siPMVK 적용시 방사선 뿐 만 아니라 다른 항암제 (anti-mitotic agent, DNA damage agent)와 병합 처리시 sensitize 할 수 있는지, 특히 각종 anti-apoptotic protein이 과발현된 암세포에서 다양한 항암제 내성을 극복 할 수 있는지에 대한 연구도 시행 가능함. • PMVK의 암 마커, 타겟 및 방사선 민감도 증진 또는 저항성 기전에 관한 새로운 학문 분야 창출 • siRNA library screening을 통해 발굴된 방사선 민감도 증진 siRNA를 리포좀을 이용하여 in vivo 암 조직으로 송달시킴으로써 세포 기반 효과를 직접적으로 in vivo 방사선 치료 효과로 연계가 가능할 것으로 판단됨 • siPMVK에 의한 mitotic catastrophe을 통한 세포사멸에 관여 하는 새로운 기전을 규명하여 apoptosis 내성을 극복할 수 있는 방안을 제시함으로써 방사선 민감 증진 치료시 새로운 modality를 제공함. • 방사선 항암요법 민감도 결정 유전자들을 방사선 치료방법이나 기존의 항암제 투여법 등의 항암요법과 병행하여 최상의 치료효과를 얻을 수 있는 새로운 복합 치료 방법을 개발로 연계됨. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 박석순
• 주관연구기관 : 서울아산병원
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 방사선 민감제;짧은 간섭 RNA;유사분열 파국;포스포메발로네이트 키나아제;짧은 간섭 RNA 전달체; 2. radiosensitizer;siRNA;mitotic catastrophe;phosphomeval onate kinase;siRNA delivery system;

연구개발과제의 개요 2021년 KISTEP에서 발표한 우리나라 분야별 기술수준 보고서에 따르면, 우리나라의 원자력 기술은 미국, EU, 일본 다음으로 세계적인 수준으로 기술선도그룹에 포함된다. 동 보고서에서 수록된 또 다른 중요한 점은 이러한 우수한 기술 수준을 유지‧향상하기 위해서는 인력양성을 최우선 과제로 삼아야 한다는 결론이 포함되었다. 원자력 및 에너지 기술분야의 전문가들이 꼽은 가장 중요한 정부의 정책이 인력양성이라는 것을 의미한다. 과거부터 원자력은‘사람의 머리에서 캐내는 에너지로 불리웠다. 우수한 인력을 양성해내는 것이 가장 효과적인 기술개발의 첫 단계라는 것, 사람이 그만큼 중요하다는 것을 많은 전문가들이 공감하고 있다는 방증이다. 이에 따라, 정부에서도 인력양성의 중요성을 인식하고 정책적인 지원을 지속하고 있다. 과기부에서는 원자력안전연구전문인력양성사업, 산업부에서는 에너지인력양성사업과 원자력생태계지지원사업, 원안위에서는 원자력안전사전실습교육강화사업 등 부처별로 다양한 인력양성 사업을 기획‧운영하고 있다. (출처: 본문 3p)

• 연구책임자 : 정원표
• 주관연구기관 : 한국원자력협력재단
• 발행년도 : 20230300
• Keyword :

연구 목표 · 물성에서 창발하는 시공간을 머신러닝을 이용하여 찾고 시공간으로부터 새로운 물성을 예측하고 설명 · 광학 전도도를 홀로그래피 쌍대성으로 해석하는 과정에서 기계학습을 활용할 수 있는 방안 연구 · ‘Neural ODE’라는 방법과 위 방법에 Bayesian Interpretation을 적용한 ‘Bayesian Neural ODE’를 간단한 물리문제에 적용함으로서 머신러닝의 활용 가능성과 신뢰도를 측정 연구 과정 · 이에 앞서, 유사한 현상에서 기계학습이 올바르게 활용된 성공 사례를 분석 · 성공 사례와 본 연구의 물리 현상이 갖는 차이를 고려하여 기계학습 모델을 수정 연구 결과 · 본 연구에 사용한 학습 데이터에 한정하여 기계학습이 의도한 결과를 산출 · 학습 데이터를 달리한 경우에도 동작하도록 후속 연구가 필요 (출처 : 초록 4p)

• 연구책임자 : 김근영
• 주관연구기관 : 광주과학기술원
• 발행년도 : 20230100
• Keyword : 1. 홀로그래픽 쌍대성;기계 학습;신경망;핵물리;응집물질물리; 2. Holographic duality;Machine learning;Neural network;nuclear physics;condensed matter physics;

□ 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;

Ⅳ. 연구개발결과 - 방사성의약품제조소 GMP 설계 및 컨설팅과 차폐설계 및 방사선안전보고서 용역 수행완료 - 2022년 국가연구시설･장비심의위원회(NFEC) 심의를 통해 방사성의약품제조소 시설공사 및 핵심장비 3기 도입승인 획득 - 방사성의약품제조소 RI 배기 설비 공사 완료 - 방사성동위원소 표지법 확립 및 근적외선 담지 방사성의약품 전구체 합성 - 아밀로이드 PET 임상시험 수행 및 스마트 음용량 측정기 센서부 시제품 제작 - 박테리아 기반 방사성의약품 합성 외 2건의 위탁과제 완료 (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 이홍제
• 주관연구기관 : 동남권원자력의학원
• 발행년도 : 20230100
• Keyword : 1. 방사성의약품;디지털헬스케어;정보통신기술;우수 의약품 제조·관리 기준;웨어러블;임상시험플랫폼; 2. Radiopharmaceutical;Digital healthcare;ICT;GMP;Wearable;Clinical trial platform;

본 과제의 목표는 방사선기기팹 공정장비 표준화 및 의료진단기기 전략제품 기반 한국형 강소 방사선기기 기업 육성 지원을 통한 방사선기기 지역 클러스터 조성이다. 과제 달성을 위해 한국형 방사선의료기기 기업육성 지원, 방사선기기 산업생태계 조성을 위한 클러스터 구축/운영, 방사선기기팹 연구장비 이용서비스 및 성능개선을 수행하였다. 그 결과 화합물 반도체 단결정 소재 성장 표준공정 확립, 반도체센서 표준공정 확립, 기술지원 14회, 실무교육 2회, 융복합 클러스터 협의체 운영 4회, 기업연계 기술사업화 R&D 아이템 발굴 1건, 기술사업화 지원 1건, 이용실적 204건, 단결정 소재 성장 장비 로드셀 자동화 시스템 구축, 연구장비 점검 및 검교정 11건, 연구장비 업그레이드 4건을 수행하였다. 본 연구에서는 기술사업화 지원을 통해 방사선의료진단기기용 방사선계측 소재 기술사업화, 방사선기기 인프라 조성 및 산업 생태계 조성에 기여하였다. 또한 지속적이고 안정적인 방사선기기팹 시설/장비 지원을 통해 국가 방사선기기 기업 육성에 기여할 계획이다. (출처 : 서지정보양식 73p)

• 연구책임자 : 강창구
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20230800
• Keyword : 1. 방사선기기팹센터;방사선 계측기;방사선기기;의료진단기기;반도체; 2. Radiation Equipment Fab. Center;Radiation detector;Radiation Equipment;Medical diagnosis system;Semiconductor;

연구개요 본 연구에서는 핵포화밀도를 기준으로 이 보다 낮은 밀도에서부터 훨씬 높은 밀도에 이르는 폭 넓은 밀도 영역에 대해 핵대칭에너지를 정확하게 결정하는 방법을 모색한다. 이같은 탐색으로부터 정한 방법을 통해 핵대칭에너지의 밀도에 대한 변화가 가지는 불확실성의 범위를 제시한다. 새롭게 결정한 핵대칭에너지를 다양한 현상에 적용하여 앞서 결정된 핵대칭에너지의 적합성을 검증하고 이로부터 불확실성의 추가 제한 가능성을 모색한다. 연구 목표대비 연구결과 · 핵대칭에너지의 불확실 범위 결정 1. Korea-IBS-Daegu-SKKU (KIDS) 밀도범함수이론을 이용하여 핵대칭에너지의 밀도에 대한 변화를 결정하는 J, L, Ksym 등의 상수 범위 결정 2. 기존의 문헌에서 제시되는 J, L, Ksym의 범위는 30-35 MeV, 40-76 MeV, -760 ~ -170 MeV였으나 KIDS에 원자핵 데이터와 중성자별 관측 자료를 이용하여 결정한 범위는 J=30.0-31.5 MeV, L=44-55 MeV, Ksym=-130 ~ -50 MeV로서 기존의 불확실성을 대폭 줄이는 성과를 얻음. · 핵자의 핵물질 내 유효질량과 핵대칭에너지의 불확실성이 다양한 현상에 미치는 영향에 대한 조사 1. 중성자별과 J, L, Ksym의 상관 관계를 조사하여 중성자별의 정밀 관측이 핵대칭 에너지의 불확실성 축소에 미치는 영향에 대한 체계적인 이해 수립 2. 양성자 방울선에서 중성자 방울선에 이르는 원자핵의 주요 특성 (결합 에너지, 반경, 변형도 등)을 계산하여 중성자 초과잉 핵의 변형도, 중성자 방울선의 위치 등이 핵대칭에너지의 J, L, Ksym 값에 따라 뚜렷하게 달라지는 결과를 얻음. 3. KIDS 모형을 기반으로 하여 람다 하이퍼론의 핵물질 내 상호작용을 결정하고 핵대칭에너지가 상호작용의 형태에 미치는 영향을 분석 4. 경입자-원자핵 준탄성산란 문제에 KIDS 모형을 적용하여 핵자의 유효질량과 핵대칭에너지가 산란단면적에 미치는 영향을 연구: 유효질량의 값에 따라 산란단면적이 현저한 차이가 나타남을 보였고 전자 산란, 중성미자 산란 모두에서 자유 상태 핵자의 질량과 유사한 유효질량일 때 실험과 잘 일치함을 보임 5. KIDS 모형을 이용하여 중성자별 내부에서 중성미자와 핵자의 산란단면적과 평균 자유거리(mean free path)를 계산하여 핵자의 유효질량과 핵대칭에너지의 효과를 연구함. 유효질량, 핵대칭에너지의 밀도 의존성 모두 평균자유거리에 매우 중요한 역할을 하는 결과를 얻었으며 이 결과는 중성자별의 냉각 속도, 초신성 폭발에서 중성미자의 역할을 다시 조사해야 할 필요성을 제기함. 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) · KIDS 모형을 이용한 국내 독자 개발 질량 모형 구축 · 중성자 과잉핵의 특성 측정과 핵반응 실험에 적용: 중이온가속기 RAON을 활용하는 연구 주제 발굴 · 기묘도를 포함하는 SU(3) flavor 공간에 대한 이론적 체계 구축: J-PARC 등의 시설에서 계획하는 hypernuclear physics experiment에 신속하게 대응 · 중성미자-원자핵 결맞음 탄성산란 (coherent elastic neutrion-nucleus scattering)의 이론적 접근: 국내에서 추진 중인 NEON 실험에 활용 · 유효질량, 핵대칭에너지의 불확실성이 초신성 폭발에 미치는 영향을 면밀하게 고찰하는 문제에 적용 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 현창호
• 주관연구기관 : 대구대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 핵대칭에너지;밀도범함수 이론;중성자 과잉 희귀 동위원소;중이온 충돌; 2. Nuclear symmetry energy;Energy density functional theory;Neutron-rich rare isotope;Heavy ion collsion;

□ 연구개요 ALKBH5는 m⁶A (N⁶-methyladenosine)를 demethylation하는 효소 단백질임. ALKBH5는 splicing 인자들이 위치하는 nuclear speckle에 존재한다고 알려졌지만 RNA splicing에 관여한다는 보고는 거의 없음. 본 연구에서는 ALKBH5 knockdown 세포를 대상으로 RNA-sequencing 수행 및 생물정보학 분석 결과 대량의 RNA splicing target을 발굴하였으며 또한 RT-PCR 실험기법으로 alternative splicing 변화를 확인하였음. 또한 ALKBH5 단백질은 RNA상 GGGGUG서열에 특이적으로 결합과 다른 splicing 인자인 SRSF1 단백질과 상호작용을 통해 RNA alternative splicing 조절함을 규명하였음. 마지막으로 ALKBH5의 splicing target인 Fas 유전자를 선정 및 Fas minigene을 활용하여 ALKBH5 단백질의 methylation activity 도메인이 alternative splicing과 RNA target 결합에 필수적임을 검증하였음. 본 연구는 ALKBH5 단백질이 alternative splicing에서 기능 및 조절기전을 규명하였음. □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구진은 초기에 설정한 연구목표를 잘 완성하였음. 연구목표 1. ALKBH5에 의해 RNA splicing이 조절되는 target RNA 발굴 및 검증 연구결과 1. ALKBH5 knockdown 세포를 대상으로 RNA-sequencing 수행 및 생물 정보학 분석 결과 대량의 RNA splicing target을 발굴하였으며 또한 RT-PCR 실험기법으로 alternative splicing 변화를 확인하였음. 연구목표 2. ALKBH5의 RNA splicing 조절 기전 규명 연구결과 2. ALKBH5 단백질은 RNA상 GGGGUG서열에 특이적으로 결합과 다른 splicing 인자인 SRSF1 단백질과 상호작용을 통해 RNA alternative splicing 조절함을 규명하였음. 연구목표 3. m⁶A의 ALKBH5 RNA splicing 기능 및 조절 기전 규명 연구결과 3. ALKBH5의 splicingtarget인 Fas 유전자를 선정 및 Fas minigene을 활용하여ALKBH5 단백질의 methylation activity 도메인이 alternative splicing과 RNA target 결합에 필수적임을 검증하였음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) m⁶A를 통한 RNA splicing 조절 기전을 규명은 RNA　splicing 조절에 대한 새로운 연구 분야를 개척할 수 있음. 또한 본 연구를 통해 규명된 ALKBH5를 통한 RNA splicing 조절 기전은 ALKBH5에 의한 유전적 질병의 치료 기반을 마련할 수 있으며, 궁극적으로 RNA processing 기반 신약 개발을 위한 유용한 기술로 이용될 것임. 본 연구개발성과의 기대효과는 아래와 같음. ▪ 과학기술적 측면: ALKBH5의 RNA에서의 기능 조절기전을 규명함으로써 m⁶A modification으로 인한 RNA metabolism의 조절 targeting 가능성을 제시뿐만 아니라 아직 밝혀지지 않은 m⁶A modification 조절 인자의 RNA splicing 조절 기전 연구와 새로운 RNA splicing 모티프 및 조절 연구 분야를 개척할 수 있음. ▪ 경제․산업적 측면: 본 연구를 통해 RNA metabolism 관련 연구능력 향상과 질병 치료 연구의 기반을 제공함. 이 기반을 통한 국내 기술 확보와 치료제 개발을 통한 경제적 이익 창출이 가능함. 이러한 국내 독창적인 기술과 질병 치료제 발굴은 경제 활성화에 도움이 될 수 있으며, 향후 일자리 창출을 기대할 수 있음. ▪ 사회적 측면: 본 연구를 통하여 RNA splicing으로 발생하는 암을 비롯한 질병의 표적 치료제 연구 및 개발과 새로운 해법 제시는 앞으로의 인간의 삶의 질 향상과 최종적으로 질병으로 인한 사망률을 감소시키는데 기여할 것이며, 이를 통해 평균 수명 연장 등의 가능성을 가짐. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 심해홍
• 주관연구기관 : 광주과학기술원
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 알엔에이 스플라이싱;에이엘케이비에이치5;엠식스에이; 2. RNA splicing;ALKBH5;m6A;

Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성 (필요에 따라 제목을 달리할 수 있습니다) 안구 림프종 방사선 치료 시 3D 프린터를 이용한 수정체 차폐의 유용성 검증 Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위 (필요에 따라 제목을 달리할 수 있습니다) 1. 금속 3D 프린터 물질 조사 및 특성 연구 - 몬테카를로 전산모사를 위한 전자선 가속기 모델링 및 빔 매칭 - 몬테카를로 전산모사를 이용한 후보 물질의 차폐성능 평가 2. 3D 프린팅 차폐체 제작 및 차폐성능 평가 - 전산모사 데이터와 실측 데이터 비교를 통한 차폐 적정성 평가 - 3D 프린팅 차폐체의 모양 재현성 및 선량 특성 평가 - 3D 프린팅 차폐체의 차폐성능 비교 3. 맞춤형 차폐체 제작 및 방사선 치료에 적용 - 전자선 치료 시 3D 프린팅 수정체 차폐체와 기존 수정체 차폐체 사용에 따른 안구 주변 선량 분포와 비교 분석 - 3D 프린터를 이용한 환자 맞춤형 수정체 차폐 유용성 평가 Ⅳ. 연구개발결과 (필요에 따라 제목을 달리할 수 있습니다) 1. 금속 3D 프린팅 차폐체 제작 2. 고에너지 전자선 차폐효율 검증 3. 금속 3D 프린팅 기반의 수정체 차폐체 제작 및 검증 Ⅴ. 연구개발결과의 활용계획 (필요에 따라 제목을 달리할 수 있습니다) 1. 3D 프린터를 활용한 전자선 차폐체는 기존 전자선 차폐체와 비교하여 차폐성능 및 선량분포의 큰 차이가 없다면 안구 림프종 방사선 치료에 적극적으로 활용 가능함. 2. 3D 프린터를 이용한 환자 맞춤형 차폐체 물질 및 제작공정의 가이드 라인을 제시. 3. 환자 맞춤형 차폐체를 이용하여 방사선에 민감한 수정체 및 안와 주변의 정상조직을 보호하면서 정확한 치료가 가능할 것으로 기대됨. (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 문영민
• 주관연구기관 : 동남권원자력의학원
• 발행년도 : 20230100
• Keyword : 1. 방사선치료;방사선 차폐;금속 3D 프린터;고에너지 전자선;원발성 안와 림프종; 2. Radiation theraphy;radiation sheilding;metal 3D printer;high energy electron;Primary Intraocular Lymphoma;

Ⅳ. 사업수행결과 1. 피폭 선량평가 기술 개발 1-1. 인체표준 팬텀모델이용 선량평가 검증 및 인체표준 물리팬텀 내 장기 선량 평가 구축 방사선 피폭 사고 시 선량평가는 환자의 치료방침을 결정하고 예후를 판단하기 위해 필수적이며, 인체표준 팬텀을 이용한 선량평가 시스템은 피폭환자의 선량평가에 유용하게 활용될 수 있음. 이에 본 연구과제에서는 성인 남녀 크기의 인체 물리팬텀 제작 및 유리선량계를 활용한 장기선량 시스템을 기반으로 인체 물리팬텀 기반 선량평가 시스템을 구축하였음. 또한, 인체 물리팬텀 및 인체표준 전산팬텀을 이용한 종합 선량평가 시스템의 검증을 위해 단순 및 복잡한 방사선장을 가정한 방사선 조사실험을 실시 하였으며, 인체 팬텀 기반 종합 선량평가 시스템은 외부피폭 상황에서 선량을 평가하는데 적용할 수 있을 것이라 예상됨. 1-2. 피폭진단키트 제작위한 바이오마커 발굴 및 유효성 확보 피폭환자가 받은 방사선량을 조속한 시일 내에 정확히 파악하는 것은 환자의 치료방침을 결정하고 예후를 판단하는데 필수적이며, 향후 발생할 수 있는 방사선의 만성효과에 대한 예측과 방사선 피폭이 원인일 가능성이 있는 질환의 원인 규명에 중요한 역할을 할 것임. 그러므로 방사선 피폭을 보다 편리하고 정확하게 진단할 수 있는 방사선 피폭손상 진단 바이오마커 개발이 필요함. 본 연구에서는 방사선 피폭 마우스림프구 세포를 이용하여 선별된 유전자군을 피폭 손상 진단마커로 사용하기 위해서 방사선 치료를 받는 환자의 방사선 치료 전/후 혈액을 채혈하여 생체 내 발현 변화를 분석하고, 피폭 전/후 유전자 발현량 및 FDXR과의 관련성 분석을 통해 진단마커로써의 유효성을 평가함. 2. 피폭 치료 기술 개발 2-1. 피폭치료 후보 약물 생체적용 가능성 검증 및 데이터 베이스 구축 방사선위장관증후군은 피폭 시 주요 사망 원인의 하나이며 피폭에 의한 소화기 장애, 미세혈관 순환 장애 및 지속적인 출혈 등 생명을 위협하는 심각한 임상적 문제를 동반하지만 아직까지 임상적으로 적용 가능한 치료제는 없는 실정이므로, 이를 위한 기전 연구 및 치료법 개발 연구가 지속적으로 필요한 실정임. 고선량 방사선이 위장관에 조사되면 장상피세포와 혈관내피세포의 세포사멸이 유도되는데, 이 중장상피세포의 사멸이 방사선위장관증후군의 주요 요인으로 인식되고 있다. 이전 단계에서 장상피세포주를 이용한 in vitro 2D 세포 배양 모델은 생체 반응과 달리 강한 방사선저항성을 보여, 방사선 피폭 손상 모델로서 부적합함을 보였다. 이의 극복을 위해 생체와 유사한 환경을 가지는 ex vivo 장상피 모델인 3차원 오가노이드 (organoid) 배양시스템을 확립하였으며, 방사선에 의한 세포사멸, 손상 등에 대한 기본 분석 데이터를 구축함으로써 인체 유사 방사선 위장관 ex vivo모델을 정립하였음. 이를 기반으로 장 미니장기 (오가노이드) 모델을 활용하여 다양한 off-label used drug (허가외 사용 의약품)을 이용하여 장 미니장기 (오가노이드) 기반 피폭방어/치료 약물 효능 분석하여 StemRegenin 1, SR1 (피폭치료 효능) 약물을 선별하여 피폭치료 후보약물의 생체적용 가능성을 장오가노이드 모델과 피폭동물모델에서 확인하였음. SR1 약물작용관련 데이터베이스 구축을 위해 단일세포 RNA (scRNAseq) 전사체 프로파일링 수행을 하였음. 이러한 SR1 약물의 효능과 관련 전사체 분석은 방사선 장 손상에 대한 차세대 치료제 데이터베이스 기반 구축에 활용 가능할 것으로 기대함. 3. 신약 재창출을 통한 피폭 치료제 개발 3-1. 인체유사 중동물 피폭모델에서 선별된 off-label use drug 치료 효능 평가 급성 방사선 위장관 증후군은 방사선 피폭시 빠른시간 내에 진행되는 손상이며, 소화기 장애에 따른 탈수, 설사 등을 동반하며, 장벽 손상에 의한 세균의 침입으로 염증 반응 뿐만 아니라 심할 경우 sepsis에 의한 사망까지 이르게 된다. 하지만 급성 방사선 위장관 손상에 대한 적절한 치료법이 없어 이를 위한 기전, 치료연구가 필요한 상황이다. 따라서 본 과제에서는 off label use drug를 치료제로 적용함으로서 인체 안전성과 경제성을 함께 얻고자 하였다. 고지혈증 치료제인 pravastatin의 급성뿐만 아니라 만성 방사선 위장관 손상에 대한 치료 효과를 나타냈으며, 특히 방사선에 의한 epithelial cell 손상에 큰 효과를 보였다. 하지만 15 Gy 이상의 고선량 노출에서 pravastatin 단독 적용은 생존률 회복에 영향을 주지 못했고, 직접적으로 장 줄기세포에 영향을 주지 않는 것으로 보아 치료 한계성이 관찰되었다. 본 연구에서는 이러한 pravastatin의 제한점을 보완 할 수 있는 다약제 복합 적용을 하고자 하였으며, 우리들은 pravastatin과 metformin 복합약제를 적용하여 그 효과를 검토하였다. Pravastatin과 metformin 복합약제 적용은 마우스 모델에서 방사선 위장관 손상에 의한 사망율보다 유의적으로 감소시켰으며 조직학적 회복을 나타내었다. 또한 인체유사 중동물 모델인 미니피그 모델을 이용하여 방사선 위장관 손상에 대한 치료효과를 검토하였다. Pravastatin과 metformin 복합적용은 체중에는 큰 변화가 없었지만, 부검시 위 팽창 감소, 소장, 대장의 육안적 손상 완화, 그리고 비장 크기의 증가 등으로 복부 장기의 육안적 손상이 완화됨을 확인하였다. 이와 더불어 소장과 대장의 조직학적, 유전학적 분석 결과 pravastatin과 metformin 복합약제 적용은 단독약제 적용보다 위장관 손상을 완화시킴을 확인하였다. 이로써 마우스 모델 뿐만 아니라 미니피그 모델에서도 pravastatin과 metformin 합제가 급성 방사선 위장관 손상을 완화시킴을 알 수 있었다. (출처 : 요약문 6p)

• 연구책임자 : 장원일
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20230200
• Keyword : 1. 급성방사선증후군;물리팬텀;바이오마커;허가외 사용 의약품;줄기세포;미니돼지; 2. Acute Radiatio Syndrome;Physical Phantom;Biomarker;off-label use drug;Stem cells;Mini-pig;