□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 NOD2 유전자가 장점막 손상 후 장점막 재생에 미치는 역할과 염증성장질환 발병에 기여하는 기전을 밝히는 연구 ◼ 전체 내용 1) Wild-type mice와 NOD2-knockout mice에서 radiation을 이용한 장손상 후 장점막 재생 능력 평가 2) Wild-type mice와 NOD2-knockout mice에서 유래한 intestinal organoid 모델을 구축하고 radiation을 이용한 손상 후 재생 능력평가 및 기전 분석 １> Wild-type mice와 NOD2-knockout mice에서 유래한 intestinal organoid 모델을 구축하고, 방사선 조사를 이용한 재생 능력 평가 2＞ Wild-type mice와 NOD2-organoid 재생 능력에 영향을 미치는 기전을 RNA seq을 통해 발굴 3) 마우스 모델에서 확립된 method를 바탕으로 Human 샘플에 맞게 변용하여 인체 유래 intestinal organoid model을 구축 및 gene editing 1> human organoid에 gene editing방법을 통해 NOD2유전자 발현을 knock-out 시킨 모델 확립 2> NOD knock out 된 human organoid 모델에 장 손상 후 재생 능력 평가 □ 연구개발성과 ○ 마우스 모델에 방사선 조사 선량에 따른 장 손상 분석하여 WT 마우스보다 NOD2-/-마우스에서 대.소장 crypt 생존에 더 큰 영향을 미침을 보임. ○ 방사선 조사 후 마우스 모델에서 장 점막 epithelial 세포의 분화, 재생 및 세포 사멸 분석하여, NOD2 유전자의 발현이 LGR5 positive ISC뿐만 아니라 BMI1 positive (quiescent stem cells) 세포의 역할 및 생존을 지원할 수 있다는 것을 확인함 (관련 내용의 논문 발표함: Int J Mol Sci. 2019;20(17):4297. Lee C & Hong SN et al.). ○ WT 및 NOD2-/- 마우스 모델의 소장 유래 Organoid 모델 구축하고 방사선 조사 후 Organoid 재형성 실험을 통해 WT 마우스보다 NOD2-/-장 organoid의 상피 재생 능력이 손상에 더 민감하다는 것을 확인함. ○ Wild-type 과 NOD2-/-organoid에 radiation 후 RNA sequencing 으로 유전자 발현 변화 분석 ○ 인체 유래 intestinal organoid model을 구축 및 NOD2유전자 발현을 조절 모델 확립하고, 오가노이드 재형성 분석, MTT assay, EdU assay 및 상처 치유 분석(wound healing assay)으로 재생 능력을 평가 방법을 확립함. ○ 위 연구 과정에서 염증성 장질환의 감소한 줄기세포 증식과 상처 회복 능력 향상을 유도할 수 있는 점막치유물질로서 PGE2 발굴함 (관련 내용의 논문 발표함: Cell Mol Gastroenterol Hepatol. 2022;13(3):789-808. Lee C & Hong SN et al.).(특허 출원) ○ Lentivirus transfection을 통해 Intestinal organoid에서 CRISP/Cas9 system을 이용한 유전자 편집 NOD2-KO 소장 오가노이드 두 라인을 확보함. ○ 염증성 장질환이 주요한 사이토카인을 이용하여 유전자 편집된 NOD2-KO organoid을 분석 진행 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 1) 본 연구는 NOD2 유전자 역할을 지금까지와 다른 손상된 장점막의 재생과 관련하여 연구 분석하였음. 이는 기존의 염증성 장질환 치료법 이외에 점막 치유를 유도하는 새로운 치료법 개발의 기초 연구 자료로서 사용될 수 있으며, 이는 염증성장질환의 치료 예후를 개선 시키는데 도움이 될 수 있음. 2) 장 줄기세포를 이용한 염증성 장질환 연구에서 장상피의 재생능력 평가 방법을 확립하기 위해 연구를 진행하면서, 염증성 장질환에 주요하게 작용하는 사이토카인인 TNFα가 장 상피 재생에 미치는 영향을 분석하였음. TNFα는 분화된 세포의 사멸을 유도하고 줄기 세포 단독의 증식을 유도하였고 이는 Cox2-PGE2 signaling에 매게되어 발생함 따라서 점막치유물질로서 PGE2는 염증성 장질환의 감소한 줄기 세포 증식과 상처 회복 능력 향상을 유도할 수 있다고 사료됨. 3) 본 연구를 통하여 CRISP/Cas9 system을 이용한 유전자 편집 기술을 확립하였음. 즉, 장내 염증 환경에서의 NOD2 뿐만 아니라, 기존에 보고되었건 다양한 유전자 등의 발현을 조절한 오가노이드 확보가 가능하게 된 것을 의미함. 이는 장 점막 재생과 유전자의 상관관계를 분석하는데 유용한 방법으로 사용할 수 있으므로 향후 진행될 연구에 도움이 됨. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이찬수
• 주관연구기관 : 성균관대학교
• 발행년도 : 20220600
• Keyword : 1. 엔오디 투;장 점막 재생;장 오가노이드;마우스 모델;유전자 편집; 2. NOD2;Intestinal mucosa regeneration;Intestinal organoid;Mouse model;Gene editting;

□ 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;

□ 연구개요 공기 중에 존재하는 라돈과 라돈의 자핵종은 자연 방사성 물질로 그 위험이 더욱 심각한 상태이다. 자연 방사선은 전체 방사선 노출량의 85%를 차지하며, 인간이 피폭되는 총 방사선 피폭 중 단일 피폭원으로는 가장 큰 비율을 차지한다. 또한 라돈은 균열된 암반 사이에서 대기중으로 방출되므로 환기가 잘 되지 않는 건물의 실내나 지하실에서 대기 중의 라돈 농도에 비해 현저히 높은 농도로 존재한다. 이러한 라돈은 기체상태로 존재하며 3.83일의 반감기로 붕괴하여 ²¹⁸Po으로부터 ²⁰⁶Pb에 이르는 연쇄붕괴를 계속하는데 이때 만들어지는 ²¹⁸Po, ²¹⁴Pb, ²¹⁴Bi, ²¹⁴Po와 같은 입자상의 방사성 핵종들을 라돈 자핵종이라도 부른다. 이중 방사선 피폭의 측면에서는 반감기가 긴 ²¹⁰Pb 이하는 방사능이 극히 작아 무시할 수 있고 중요 관심사인 폐암 유발 위해도가 낮은 베타 방사선을 내는 핵종이나 생성확률이 1%도 안되는 핵종(²¹⁸At)등도 무시할 수 있다. 이런 이유로 라돈 자핵종은 알파방사선을 내는 ²¹⁸Po, ²¹⁴Pb, ²¹⁴Bi, ²¹⁴Po 네 핵종으로 범위를 좁혀서 생각할 수 있다. 라돈가스가 폐암을 유발하는 과정은 다음과 같다. ²²²Rn은 붕괴하면서 ²¹⁸Po, ²¹⁴Pb, ²¹⁴Bi, ²¹⁴Po등의 라돈 자핵종을 만들어 낸다. 라돈 자핵종들은 공기 중에 존재하는 분진이나 연무질에 흡착되는데 라돈 자핵종이 흡착된 분진이나 연무질은 사람의 호흡을 통하여 폐에 달라붙는다. 이때 폐에 달라붙은 라돈 자핵종들이 알파 붕괴를 통해 강력한 에너지를 방출하면서 폐세포가 손상되어 폐암을 유발하는 것이다. 그러므로 라돈 자핵종들의 폐암유발 메커니즘을 파악하는 것이 필요하다. □ 연구 목표대비 연구결과 본 과제에서는 천연에 존재하는 우라늄과 토륨의 붕괴 과정에서 생성되는 라돈 자핵종의 핵구조 및 성질을 연구하였다. 이를 위해 적당한 핵모형을 이용하여 라돈과 자핵종의 기저상태 및 행렬요소 계산이 이루어져야 하고, 이를 통해 라돈과 그 자핵종의 에너지 스펙트럼과 전자기 전이를 계산할 것이다. 이러한 물리적 측정 가능량을 이용하는 것이 이론적으로 라돈의 핵구조를 파악하는 가장 좋은 방법이기 때문이다. IBM은 짝수-짝수 핵을 낮은 에너지 준위와 전자기 전이와 같은 집단운동을 설명하는 대수적 구조로 기술한다. 양성자 및 중성자 보오존을 구별하지 않는 가장 기본적인 모형을 IBM-1이라한다. IBM-1은 보오존 수가 보존되는 U(6) 군의 구조를 가진다. 보오존 연산자의 조합으로 교환관계에 닫혀있는 생성자의 집합으로 얻은 부분 대수를 이용하여 군사슬을 구할 수 있다. 핵의 상태를 기술하는 좋은 양자수인 각운동량을 표현하는 O(3) 군을 군사슬에 포함시키면 세 가지 극한으로 분류된다. IBM-1에서는 세 가지 다른 대칭성[U(5), SU(3) 및 O(6)]이 존재한다. 이 때 Hamiltonian은 동역학적 대칭을 이루고, 에너지 준위 등을 포함한 핵 구조를 닫힌표현으로 나타낼 수 있다. IBM의 U(5) 대칭성을 가지는 핵으로 특히 Pd(Z=46), Xe(Z=54), 및 Pt(Z=78) 등이 알려져 있다. IBM-1의 일반적인 Hamiltonian에서 SU(3) 대칭은 회전운동하는 축대칭 변형핵을 잘 설명한다. 변형핵의 스펙트럼을 설명하는 SU(3) 대칭은 희토류 핵종인 Sm-Gd-Dy-Er 등 동위원소에 적용된다. O(6) 대칭은 기하학적으로 감마-불안정핵에 대응된다. O(6) 대칭은 특히 Xe-Ba 영역의 핵에 많이 적용되고 있다. 양성자와 중성자를 구분하는 IBM-2는 원자핵 각모형과 직접 관계가 있으므로, IBM-1에 비해 매개변수는 풍부한 물리적 의미를 가진다. 이 모형은 매개변수의 수가 많아 대수적으로 복잡하고 어렵지만, 훨씬 풍부한 상태와 핵의 성질을 설명한다. IBM-2는 IBM-1으로 설명하지 못하는 양성자-중성자 교환에 대한 대칭상태를 포함하고, 양성자-중성자 대칭성을 F-spin으로 설명한다. 뿐만 아니라 IBM-1에서 금지된 M1 전이도 F-spin 혼합을 이용하여 설명한다. IBM-2에서도 짝수-짝수 핵의 집단운동을 IBM-1과 같이 U(6), SU(3) 및 O(6)의 세가지 기본 대칭으로 분류한다. IBM-2의 동역학적 대칭에서 basis는 IBM-1의 U(6)양자수인 총 보오존 수를 제외한 나머지 양자수 대신 양성자 및 중성자 수를 고려한다. IBM의 기본적 수학 구조를 홀수-A 핵까지 확장시킨 모형이 IBFM이다. IBFM에서 홀수-A 핵은 및 보오존으로 이루어진 짝수-짝수 핵심과 단일 입자의 결합으로 가정한다. IBFM의 대수적 구조는 전적으로 단일핵자의 외각궤도에 의존한다. IBM에서와 유사하게 IBFM의 Hamiltonian이 동역학적 대칭을 이루면 보오존과 페르미온 사이에 대칭성을 가지고, 이 때 보오존과 페르미온은 초대칭을 이룬다고 한다. 단일입자궤도가 j=1/2, 3/2 및 5/2 로 주어질 때 U(6/12)의 초대칭을 가지고, 이때 페르미온 군은 보오존 군 U(5), SU(3) 및 O(6)와 결합한다. 그러므로 초대칭 U(6/4)는 불안정핵만 적용되지만 U(6/12)는 U(5)로 기술되는 진동핵, SU(3)로 기술되는 축대칭 변형핵 및 O(6)로 기술되는 감마-불안정핵 모두에 적용된다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 과제에서는 중간 및 무거운 영역의 홀수-A 핵 구조 연구를 위해 IBFM의 U(6/12) 대칭으로 제한한다. 이 모형을 통해 낮은 에너지 준위의 에너지 스펙트럼과 전자기 능률, M1 및 E2 전이를 포함하는 전자기적 성질을 논의한다. 그리고, ²²²Rn과 그 자핵종 중 짝수 핵은 IBM-1과 IBM-2를 이용하고, 홀수 핵은 IBFM을 통해 에너지 스펙트럼 및 전자기전이율과 같은 핵구조를 계산할 것이다. 그런데 선행 연구들에서는 라돈의 핵구조에 해당하는 실험데이터가 현저히 부족한 상태이다. 그러므로 본연구의 계산 결과는 라돈의 핵구조 및 핵분광학 실험의 지침을 마련하는데 기여할 것으로 보인다. 또한 전자기 전이의 메카니즘과 라돈핵의 에너지 준위 사이에서 일어나는 전자기 전이의 수치계산 결과에 대한 통찰력을 제공할 수 있을 것이다. 또한 천연에 존재하는 우라늄과 토륨의 붕괴 과정에서 생성되는 라돈과 그 자핵종의 핵구조를 연구하고자 한다. 연구 과정의 초기 단계에서 앞서 설명한 대표적인 핵모형을 이용하여 기저상태를 구축하고 코딩을 통해 구체적인 행렬요소 계산을 하여 연구 과정의 중반에서 라돈과 그 자핵종의 에너지 스펙트럼, 그리고 전자기 전이율을 계산할 것이다. 연구 과정의 후반에서는 계산한 결과를 물리적 측정 가능량을 통해 이론적으로 라돈 및 그 자핵종의 붕괴과정과 핵구조를 파악할 계획이다. 천연 방사성 동위원소의 붕괴과정과 그 과정에서 생성되는 라돈 자핵종의 핵구조를 계산한다면 공기 중 존재하는 생활방사선인 라돈 가스의 폐암유발 메커니즘의 파악 뿐 아니라 실내 대기 중의 라돈 농도를 감소시키는 등의 대처 방안과 대기와 수중의 라돈 저감법에 관한 가이드 라인을 제시 하는데에도 큰 역할을 할 것이다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이수연
• 주관연구기관 : 동의대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 보오존 상호작용 모형;보오존-페르미온 상호작용 모형;라돈; 2. IBM;IBFM;Radon isotopes;

Ⅱ.연구개발의 목적 및 필요성 본 사업의 목적은 방사선안전관리 체계를 확립함으로써 작업자 및 공공의 방사선안전을 확보하는 것이다. 방사선안전관리 시스템을 이용하여 안전한 작업환경 및 공공 환경을 조성할 수 있으며 이로 인하여 작업자 및 공공의 안전을 확보할 수 있다. 국가의 방사선방어에 관한 법과 규제에 따라 이 사업은 본 원의 방사선안전관리에 관련된 의무적 요건이다. 방사선 사용시설 종사자, 환자 및 일반인의 방사선 피폭을 최소화하고 동시에 기관의 방사선 안전성을 보증하기 위하여 당 사업은 계속 유지될 필요가 있다. Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위 1.원자력안전법의 규정에 근거한 기관의 방사선 사용시설, 방사선작업종사자의 안전성 확보 및 방사선안전관리 운영체계 확립 - 방사선작업종사자 개인피폭선량 측정 - 방사성동위원소 보안관리 - 방사선작업환경의 방사선 모니터링 - 배기, 배수설비를 통한 방사성 배출물의 방사능 감시 - RI 치료병실 배수배관 방사선량률 감시 - 방사성폐기물관리 - 방사선 사고관리 - 작업종사자 교육훈련계획 수립 및 이행 - 방사선사용에 관한 인, 허가 및 보고 관리 - 방사선발생장치 및 방사성동위원소 사용등에 관한 정기검사 Ⅳ. 연구개발결과 1. 방사선사용 시설의 외부 방사선량률, 방사성물질에 의한 표면오염도를 주기적 또는 필요시 상시적으로 측정하여 작업 환경의 방사성 준위를 법적 기준치 이하로 낮게 유지․관리함으로써 방사선 안전성을 확보하였다. 2. 방사선작업종사자의 평균유효선량은 핵의학과를 제외하고 기록준위 이하를 기록하였고 가장 많은 피폭선량이 발생한 핵의학과 방사선작업종사자의 1～3분기 집단선량은 5.02 man-mSv 수준이었다. 3. 대한산업보건협회 및 원내에서 작업자들의 건강검진을 실시하였으며 몇몇의 재검자를 제외하고는 모두 정상이었다. 4. 작업자의 안전교육은 기본교육 및 직장교육으로 분류하여 시행하였다. 5. 혈액조사기 및 코발트조사시설에 방사성동위원소 보안관리 시설을 운영하여 도난 및 방사선테러를 방지하였다. 6. 액체 방사성폐기물의 방사능 농도가 기준치 이하일 때 환경에 배출하였다. 7. 한국원자력안전기술원에서 시행하는 정기검사는 면제 받았다. Ⅴ. 연구결과의 활용계획 1. 방사선 감시 시스템 구축과 방사선안전관리 장비의 개선 및 방사선안전관리 측정 장비 확보를 점차적으로 추진함으로써 방사선안전관리 실무향상에 기여한다. 2. 본 사업을 통해 얻은 결과물들은 본 기관 방사선 사용시설의 안전성 보증, 방사선에 대한 국민의 부정적인 인식 전환 및 국가 의료 방사선안전관리 정책수립을 위한 기초자료 및 방사선안전 홍보를 위한 객관적인 자료로 활용가능하다. 3. 방사선 측정 데이터 확보 및 방사선 정보 관리체계의 근거로 활용가능하다. 4. 방사선방호시스템 확립을 통한 방사선방호 비용 절감 5. 방사선작업종사자 및 수시출입자의 심리적 안정 도모 (출처 : 연구결과 요약문 4p)

• 연구책임자 : 김정기
• 주관연구기관 : 동남권원자력의학원
• 발행년도 : 20220100
• Keyword : 1. 방사선안전관리;방사선장해방어;종사자;피폭선량;교육;방사성동위원소보안관리;정기검사;방사선사고;건강진단;방사선작업종사자;방사성폐기물; 2. Radiation safety and management;Radiation workers;Radiation dose;education;Radioisotope security system;Regular investigation once a year;Radiation accident;Solid radioactive wasteProtection of radiation effects;R.I security system;Regular investigation;Radiation waste;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 ○ 핵활동 감시를 위한 재처리 탐지용 크립톤 자동 분석 기술 개발 ○ 전체 내용 ○ 현재 초저온 포집 방식 대신 상온 포집이 가능한 흡착방법 개발을 통한 크립톤 전용 포집 시스템 구축 및 현장 적용 기술확립 ○ 불순물 제거 및 라돈, 제논 등 방해물질 분리, 정제 기술을 확립하여 선택적으로 대기 중 미량 크립톤 분리 기술 구축 ○ 극 저준위 방사성 크립톤 방사능 정량 분석 기술 확립 ○ 1단계 □ 목표 ○ 크립톤 전용 포집장치 개발 ○ 크립톤 분석용 분리 및 정제 기술 개발 □ 내용 ○ 현재 크립톤 및 제논 포집 장치는 독일 기술이 유일하며, 초저온 흡착 방식으로 크립톤과 제논을 동시에 포집하는 방식임 ○ 초저온 흡착 방식의 경우 흡착효율이 높은 반면에 자동화로할 수 없는 단점이 있고, 크립톤보다 농도가 낮은 제논을 포집하기 때문에 평상시 일주일 단위로 운영해야 하는 한계가 있음 ○ 제논의 경우 전용 탐지 장비가 존재하기 때문에, 크립톤만 포집하는 장치를 개발하여 자동화 및 일체형 크립톤 전용 분석장치에 응용하고자 함. ○ 10,000L 포집에서 포집량을 5000L (50 %)에서 1000L (10%) 수준으로 줄이는 기술 개발로 포집주기 단축 및 처리 기술 간소화 방안 도출 ○ 수분, 이산화탄소 등 공기 중에 포함되어 있는 많은 불순물 제거 장치를 개발하고, 방사능 분석에 방해 핵종인 제논과 라돈을 분리할 수 있는 기술 개발 ○ 제논을 포집하는 기존의 초저온/고온 흡/탈착 방식을 탈피하고, 노블가스 중 라돈 제거 기술을 접목하여 효율적인 크립톤 분리 및 정제 시스템 개발 ○ 2단계 □ 목표 ○ 극 저준위 방사능 검출기술 개발 ○ 포집, 분리 및 정제, 방사능 분석 시스템 구축 ○ 방사능분석 및 핵종 분리 운영 프로그램 개발 □ 내용 ○ 크립톤 및 제논 동시분석장치 (BfS-IAR, 독일)은 능동형 비례계수기를 사용하며, 모든 단계가 수동 형태로 매우 복잡한 단계를 거쳐야 함. 섬광 방식의 베타 검출방식을 개발하여 크립톤 전용분석 시스템 구축 ○ 포집, 분리 및 정제, 방사능 분석의 각 장치 시스템 개발 및 현장 적용 ○ 연속 측정이 가능한 운영 알고리즘 개발 □ 연구개발성과 ○ 24 시간 포집 가능한 크립톤 전용 포집 장치 개발 ○ 크립톤 전용 분석이 가능한 신 개념 극 저준위 방사능 검출 기술 개발 ○ 포집, 분리 및 정제, 방사능 분석 모듈별 시스템을 구축하여 자동 분석 핵심 기술개발 ○ 방사능 관련 저명 국내·외 저널에 논문 게재 및 CTBTO 등 국내외 학술발표 ○ 신개념 극 저준위 방사능 검출 및 크립톤 전용 포집기 관련 특허 출원·등록하고 이와 관련해서 기술 이전 추진 및 시제품 제작 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 재처리 탐지용 크립톤 자동 분석 기술 개발을 통한 관련 분야 정보, 인력, 시설 등의 인프라 구축 및 핵 활동 탐지능력 향상 가능, 특히 동 분야는 국내에서 전문 인력이 부족한 상황으로 관련 전문가 양성이 가능하고 국제 전문가 및 기관과의 협력지속 가능 ○ 현재 노블가스 관련 장비유지 보수를 선진국에 의존하고 있지만 개발 성공 시 국내 기술자립에 활용 뿐 만 아니라 국내 실정에 맞게 주변국 은밀한 재처리 탐지에 적용 가능 ○ 현재까지의 크립톤 분석 국제 기술은 수동인 반면, 개발 성공 시 기술 자립뿐만 아니라 자동화 시스템으로 기술 선도가 가능할 것으로 기대, 특히 IAEA 등 기타 국제기구에 활용이 가능할 것으로 판단 ○ 국내 관련 기업에 전수 및 국외에 기술 수출이 가능 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이완로
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20220400
• Keyword : 1. 재처리 탐지;방사성 크립톤;크립톤 포집기;극 저준위 방사능분석;노블가스 흡착기술 분리/정제; 2. Reprocessing detection;Radioactive krypton;Krypton sampling;Low-level radioactivity analyser;Adsorption of noble gas;

□ 연구개요 “핵의 삼중 핵 충돌은 이중 충돌과 다른 점이 있으며, 그 차이를 실험적으로 구별할 수 있다” 라는 가설을 증명하고자, “이중 핵 충돌과 구별할 수 있는 삼중 핵충돌 실험의 프레임을 구축” 하고자 하였다. 이에 따라, (1)핵의 삼중 핵충돌 가능성 여부에 대해 계산하고, (2)삼중 핵충돌이 관측가능한 프레임을 구축한 후, (3) 해당 프레임이 유효한지 증명할 수 있는 테이블탑 실험으로 진행하고자 하였다. □ 연구 목표대비 연구결과 ◆ 핵의 삼중 핵충돌 가능성 여부를 모의 실험 프로그램을 개발하여 판단하였고, 핵충돌은 일부 특수한 경우에 대해 1° 이내 각도로 이중 충돌에 대해 차이가 있을 것으로 계산되었다. ◆ 3입자 산란 실험의 실험적 프레임을 구축하고자 하였으며, 저에너지 알파 선원을 이용한 테이블탑 실험으로 관측 가능이 가능하도록 그 실험의 개략적 기하학적 구조를 구상하였다. ◆ 테이블탑 실험을 위해 진공 상자와, 검출기 구성 등을 완료하여 테이블탑 실험을 진행할 수 있었다. ◆ 다만, 3중 핵충돌 실험을 진행하기에는 그 가능성이 매우 낮고, 가능성을 높일 수 있는 방법인 고반응성의 방사선원을 활용하기에는 그 예산과 관리의 위험성을 고려하여 3중 핵충돌의 이후 연구에 도움이 될 수 있으며, 그 관측 사항이 3중 핵충돌 실험의 의의와 유사한 다른 실험(상호 산란)으로 대체하여 진행하였음. ◆ 상호 산란 실험의 결과 일부 실험 구성에서 미미하지만 산란 효과가 있음을 관측하였다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ◆ 본 연구는 3개 이상의 핵을 기반으로 하는 다체 핵충돌이라는 완전히 새로운 핵충돌 실험의 설계의 시작으로서, 새로운 연구의 지평을 열 수 있는 계기가 될 것으로 보인다. ◆ 3체 핵-충돌보다 4체 핵-충돌이 그 충돌 가능성은 낮지만, 충돌이 일어났을 때 그 방출 입자의 관측에 더 용이할 수 있어, 해당 사항에 대한 후속 연구 가능성이 있다. (후속연구A) ◆ 본 연구 중 도출된 결과로서, 실리콘 픽셀 검출기를 활용한 입자 구별의 가능성이 있었으며 그에 따른 후속 연구를 진행할 수 있다.(후속연구B) ◆ 본 연구에서 활용한 저에너지 입자는 실리콘 검출기에 막대한 방사성 내구 영향이 있다. 입자 검출에 영향을 미쳐 관측 결과에 영향이 있었을 수 있으며, 그에 따른 후속 연구가 필요하다.(후속연구C) (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 유인권
• 주관연구기관 : 부산대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 고밀도 핵충돌;실리콘검출기;다체상호작용;방사선 검출;삼중 충돌; 2. High Density Nuclei collision;Silicon Pixel Detector;Multibody Interaction;Radiation Detection;Triple Collision;

연구개요 고선량 방사선 피폭 환자 치료에서 나타나는 초기 생리적 변화는 피폭 손상 조직내 염증 사이토카인 증가로 전신염증반응증후군이 발생하며, 이것은 조혈계, 위장관계, 신경혈관계 등의 기능 상실로 나타남. 골수유래면역억제세포 (MDSC)는 면역 항상성을 무너뜨려 질환의 확산과 악성화에 관여하는 것으로 알려져 있음. MDSC에 대해 아직까지 방사선 피폭 손상 조직 염증 반응에서의 기능 및 영향 연구가 진행된 바 없으나, 인체 생리 반응 전체의 불균형을 초래하는 피폭 상황에서도 중요한 역할을 할 것이 분명함. 따라서, 방사선 노출에 의해 발생하는 염증반응의 효과적인 치료기술 개발을 위해 피폭손상 조직 MDSC의 방사선 반응을 평가하고, 그 기능을 조절하는 생리적 인자를 규명하여 제어하는 연구가 반드시 필요함 연구 목표대비 연구결과 • 1차년 : 피폭 마우스 골수유래면역억제세포 및 면역세포 방사선 반응성 평가 - 피폭 마우스의 조직 병리학적 분석을 통한 방사선 반응성 평가 - 세포 표지 마커를 이용한 피폭 마우스 골수 구성 세포 분석 - 방사선 피폭 골수 유래 염증 사이토카인 (cytokine) 분석 - 피폭 민감 장기 (장, 비장) 염증 반응에서의 MDSC 분포 변화 측정 - 피폭 민감 장기에서 MDSC 하위 표현형 (PMN-MDSC, M-MDSC) 분석 • 2차년 : 피폭 손상 조직 MDSC의 방사선 신호전달경로 분석 및 염증 유도 인자 분석 - MDSC 활성에 의한 피폭 손상 조직 면역세포 (cytotoxic T세포, helper T세포, 조절 T세포, NK세포) 기능 분석 - 피폭 조직 내 산화 스트레스 (ROS, RNS) 반응 분석 - MDSC 하위 표현형별 면역 조절 인자 (arginase, NO, PGE2, TGFβ) 분석 - 분리 MDSC와 T 세포의 in vitro co-culture를 통한 기능 억제 확인 • 3차년 : MDSC 활성 제어를 통한 피폭 마우스 염증 억제 in vivo 반응 평가 - 단클론 Gr1 항체 (Anti-Gr1) 이용 MDSC 제어 방사선 염증 표현형 분석 - 피폭 마우스 면역 인자 분석에 의한 MDSC 특이적 염증 억제 반응 in vivo 검증 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) ◦ 원자력 사고, 방사능 테러 등으로 피폭 사고의 잠재적 위험이 높아지고 있어 이에 대응하는 피폭치료기술 개발에 대한 사회적 요구가 매우 높으나 피폭 증상을 직접 목표하는 치료기술은 없는 실정임 ◦ MDSC는 면역 불균형을 초래하는 감염 질환 (폐렴, 패혈증, 후천성면역결핍증)과 자가면역질환에서도 악성화에 중요한 역할을 하고 있어 방사선 반응 MDSC연구 결과는 이러한 질환 치료에도 활용 가능함 ◦ 현재 의학적으로 조절할 수 있는 방법이 확립되지 않은 MDSC를 억제하기 위한 표적 저해제를 제시함으로써 급성 및 만성 염증 반응을 줄여줄 치료 기술 개발에 기여할 것임 ◦ MDSC를 활용한 방사선 염증반응 제어 원천지식 연구는 피폭환자치료기술 이외에도 염증을 매개로 한 다양한 질환 치료 기술 개발에 확대 적용 가능함 ◦ 종양세포 면역회피를 유도함으로써 암의 확산 및 전이에 기여하는 것으로 알려진 MDSC 역할과 접목한다면 방사선 종양 치료에도 그 잠재적 활용도가 매우 높은 연구임 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김아름누리
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 골수유래면역억제세포;방사선;염증; 2. myeloid-derived suppressor cell;irradiation;inflammation;

IV. 사업수행결과 ○ 융합PET(PET/MRI 및 PET/CT)를 이용한 다중-다기능 분자영상을 이용한 임상 치료계획 및 치료반응 평가지표의 임상적 유효성 평가 연구(유방암, 림프종, 뇌종양, 치매 및 파킨슨병 뇌질환용 방사성의약품평가 등) ○ 소동물 PET/CT 및 MRI장비를 이용한 다기능 융합 영상법 개발 ○ 고분해능 뇌영상 기반 뇌질환 진단 기초연구기술 개발 ○ 종양모델 진단평가를 위한 PET-MRI융합영상법 개발 ○ 추적자 동력학 기반 PET-MRI융합분석법 개발 ○ 기관 내외 연구자들의 소동물 전임상연구 지원 활성화를 위한 기관내 장비운영 및 이용지원 체계 수립 추진 ○ 치매성 뇌질환 진단용 신규 방사성의약품 평가 임상시험 수행 및 전립선암 진단용 신규 방사성의약품 임상시험 추진 ○ 본 연구사업의 주목표인 MC-50 사이클로트론을 통한 이용 연구자들의 시설 활용지원은 통계에 따르면 총 15개 기관의 연구를 지원하였다. 가속기 가동시간은 총 1003시간이며 RI 생산 빔 조사 지원건수는 63건이고 외부 이용자 지원건수는 지원건수는 180건(내부이용: 78건, 외부이용: 102건)로 총 243건을 기록하였다. ○ 또한 MC50 사이클로트론의 안정적 운영은 본 연구사업의 융복합 연구과제 지원 관련 장비가동률에 있어 당해년도 목표치 90%에서 99%로 초과 달성하였으며, 실험지원 목표 230건 이상을 무리 없이 지원하였다. ○ 50 MeV 사이클로트론 기반으로 한 차세대 PET 방사성동위원소 3종(Cu-64, Zr-89, I-124)은 의학원에서 국내 최초로 개발하여 연구용으로 국내 의료기관 및 연구소에 무상으로 공급(단, 포장 및 배송료는 주문자 부담)하고 있으며 국내 총 14기관이 사용허가를 보유하고 의학원으로부터 공급 받아 분자영상 및 핵의학기술에 대한 R&D에 활용하고 있음. Cu-64는 3,705.5 mCi/173건, Zr-89은 69 mCi/15건, I-124는 129.4 mCi/26건을 생산하여 공급하였음 (출처 : 요약문 6p)

• 연구책임자 : 이교철
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 양전자방출단층촬영술;융합영상시스템;다기능방사성의약품;다기능융합분자영상;임상연구사이클로트론;양성자;중성자;중양성자빔; 2. PET;hybrid imaging system;multi-functional radiopharmaceuticals;multi-functional hybrid molecular imaging;clinical study;MC-50;cyclotron;proton;neutron;deuteron beam;

□ 연구개요 전신홍반루푸스(systemic lupus erythromatosus; SLE), 쇼그렌증후군과 같은 전신적 자가면역질환은 자가관용(self-tolerance)의 와해로 항핵항체(anti-nuclear antibody)와 같은 자가항체가 과도하게 생성되어 혈관벽 및 장기조직에 염증반응을 유발하는 것이 핵심과정임. 하지만, 자가항체 분비 B 세포의 발생 및 작용기전에 대한 원리가 명확하게 밝혀지지 않아 표적치료가 어려운 난치성 질환임. 본 연구과제의 최종 목표는 체액성 자가면역질환의 발병기전을 밝히기 위해, 자가반응적 B 세포에서 Bach2 전사억제인자가 지방대사 재편성(lipid metabolism reprogramming)을 통해 MZB 세포의 분화와 기능을 조절하는지를 밝히는 것임. □ 연구 목표대비 연구결과 연구 목표 대비 아래와 같은 연구 결과를 도출함. • Bach2 KO 생쥐에서 비장 내 B세포 아형별 (FOB, MZB, T1B) 빈도와 표현형을 분석한 결과, FOB 대비 MZB 세포의 비율이 증가함. • Bach2 KO 생쥐에서 B세포 아형별로 세포를 순수분리한후 TLR 자극에 따른 전체 IgM/IgG, anti-dsDNA igM/IgG 항체 분비 양상을 조사하여 B 세포 아형별 항체 분비 양상을 비교분석함. • Bach2 KO B세포에서 지방대사 경로 유전자군 활성이 증폭하였고,, CD36 발현의 증가, 세포내 긴사슬 지방 함량 증가, oxLDL 섭취 증가, 산소호흡(OCR), 지방산 산화 증가가 관찰됨. • 세포를 mitotracker green, mitotracker deep red, mitosox로 염색하여 미토콘드리아 활성도를 측정한 결과 Bach2 KO B 세포에서 미토콘드리아 활성이 유의적으로 증가함을 밝힘. • in vitro에서, 지방산 산화를 억제하기 위해 etomoxir를 처리하면, Bach2 KO B 세포의 자가항체 생성능이 감소하여 지방산 산화가 자가항체 생성에 중요함을 밝힘. • Bach2 KO B 세포에서 BAFF 수용체 발현이 감소하였고, 이로 인해 BAFF에 대한 반응성이 감소되어 있음을 밝힘. • Bach2 KO 생쥐에서 일어난 현상이 B 세포 내 Bach2 기능에 의한 것인지를 조사하기 위해, CD19-cre 마우스와 Bach2-flox 마우스를 교배하여 B 세포 내재적 Bach2 결핍 생쥐 모델을 제작함. • 이 모델에서 B 세포 아형별 분화 양상을 조사하여, 복강과 비장 내 B1 세포가 유의적으로 감소함을 밝힘. 이 모델 생쥐의 혈청에서 자연 항체인 IgM 분비가 감소하였음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) - 과학기술적 측면에서 본 연구는 세포 분화에 필요한 지방대사의 수요와 조절과정에 대한 면역학적 원리를 밝혀 체액면역학 분야 발전에 일조함. - 적용적 측면에서 본 연구는 자가면역질환 및 대사성질환에서 B 세포의 발생과 기능을 조절하는 핵심인자를 밝힘에 의해, 이런 질환에 대한 면역요법을 개발하는데 원천지식을 제공할 것임. 특히 - 자가면역질환이 심혈관계 대사성질환을 동반할 때 치사율이 급증하므로, 본 연구결과는 의료비용 절감의 효과를 가져 올 것으로 기대됨. - 자가면역질환에서 Bach2 역할을 제시하리라 예상되므로 transitional B 세포 단계 특이적으로 Bach2가 결핍된 floxed Bach2/CD23-Cre cKO 생쥐를 이용한 후속연구에 활용될 것임. - 자가면역질환 이외에도 지방대사가 중요한 대사성질환의 병리를 이해하는데 활용될 수 있음. - 연구개발성과 제작된 B 세포 단계 특이적으로 Bach2가 결핍된 floxed Bach2/CD19-Cre cKO 생쥐를 활용하여 대사성 질환에서 B 세포 특이적 Bach2 결핍의 역할을 밝히는 후속연구에 활용될 것임. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 윤지희
• 주관연구기관 : 한양대학교
• 발행년도 : 20220900
• Keyword : 1. 전사억제인자 Bach2;가장자리구역 B세포;자가항체;지방대사; 2. transcriptions repressor Bach2;marginal zone B;autoantibody;lipid metabolism;

□ 연구개발 목표 차세대 세포치료제로서 동형접합 체세포복제 배아줄기세포의 당위성을 확보하기 위해 줄기세포치료제로서의 기능성을 확인하고, 면역적합성을 분석하고자 함. 대표적인 3배 엽성 세포로의 분화와 특성 분석을 통해 그 기능성을 확인하고, 인간의 면역체계를 가지고 있는 인간화 생쥐에 이식을 통해 면역학적 특성을 분석하여 범용성을 확인하고자함. 또한, 최소한의 HLA 유전자 조작을 통해 경미한 면역유전자 불일치를 극복할 수 있는 기법을 개발함으로써 줄기세포의 면역적 범용성 확대 가능성을 연구하여 줄기세포 치료제의 조기 실용화에 기여하고자 함. □ 연구개발 내용 ㅇ 동형접합 체세포복제 배아줄기세포와 HLA 일치 및 불일치 모델 인간화 생쥐 제작 ㅇ 동형접합 역분화줄기세포 유래 내배엽계 폐상피 세포와 인슐린 분비 분화세포의 분화방법 개발과 기능 분석, 분화유도과정 중 면역관련인자의 발현 분석 ㅇ 중배엽과 외배엽계 골분화 및 신경세포 분화 억제인자 발굴 및 기능 분석 ㅇ 연골화 및 신경세포로 분화되는 유도인자 활성 제어를 통한 줄기세포 기능 강화 ㅇ 미세환경 조절 가능 고 기능성 전달체 개발 ㅇ HLA 항원 인자 제거 줄기세포주와 항원 인자 세포타입 교체 줄기세포주 개발 ㅇ 동형접합 역분화 줄기세포 유래 분화세포와 HLA조작 세포 이식 후 면역 특성 분석 ㅇ 동형접합 체세포복제 배아줄기세포와 HLA 일치/불일치 인간화 생쥐 질환모델 제작 ㅇ HLA 일치 동형접합 체세포복제 배아줄기세포 유래 분화세포의 세포치료효과 분석 □ 활용계획 및 기대효과(응용분야 및 활용범위 포함) ㅇ 동형접합 전분화능 줄기세포를 이용하여 줄기세포 기반 세포치료제의 면역적합성에 대한 해결 가능성을 제시하며, 이를 통해 범용 적용에 대한 근거를 제시하여 임상연구와 대량 상용화에 기여할 수 있음. ㅇ 본 연구를 통해 개발될 HLA 항원 조절 범용 줄기세포는 기존 줄기세포의 한계인 면역원성을 극복함으로써 기존의 세포치료제의 패러다임을 바꾸고 현재 급성장하고 있는 재생의학 관련 산업 및 의약품 산업 등을 선도 할 수 있을 것으로 기대됨. ㅇ 동형접합 체세포복제 배아줄기세포 유래 분화세포의 우수성의 확인을 통해 국내 원천기술에 대한 지적재산권을 확보함으로써 경제적 가치 창출에 기여할 수 있음. ㅇ 동형접합 전분화능 줄기세포의 분화를 제어함과 동시에 줄기세포의 생착능을 향상시킬 수 있는 생체모방 조직의 제작을 통하여 연골 및 신경세포 분화능을 극대화 한다는 점에서 기존의 줄기세포 주입법에 비해 치료 효과가 획기적으로 개선될 것으로 예상됨. 이러한 원천기술에 대한 지적재산권을 확보함으로써 경제적 가치 창출에 기여할 수 있을 것으로 기대함. ㅇ 본 연구를 통하여 개발된 면역원성 조절 시스템과 줄기세포주는 특허출원을 통하여 기술이전이 가능하며, 특히 유전자 편집 기술은 미래창조형 의료기술로써 현재 전세계적으로 시도되고 있는 유전자 치료와 세포치료제 개발에 응용될 중요한 핵심기술임. 따라서 전 세계에서 의료시장을 선점하고 경쟁하기 위해서는 본 과제 결과물들이 특허와 연결되며, 관련 의료산업 발전에 초석이 될 수 있음. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이동율
• 주관연구기관 : 차의과학대학교
• 발행년도 : 20220600
• Keyword : 1. HLA 동형접합 전분화능줄기세포;인간화 생쥐;면역적합성;분화;고 기능성 전달체;약물전달;HLA 유전자 조작;HLA 세로타입 교체; 2. HLA homozygous human pluripotent stem cells;humanized mice;immune compatibility;differentiation;high performance scaffold;drug delivery;modification of HLA genes;HLA serotype replacement;