□ 연구 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 종자발달 돌연변이들을 이용하여 세포학적 분석 및 분자적 기작을 연구하고, 최종적으로 배유와 배 발달 시 관계를 규명한다. 또한, 주요 조절 유전자들을 동정하고, 유전자 편집 기술을 이용하여 종자 발달을 증가시킬 수 있는 방법을 연구한다. ◼ 전체 내용 배유의 세포 수는 종자 무게를 결정하는 주요한 요인으로, 초기 배유세포 발달 연구를 통해 이 기작을 잘 이해하는 것은 곡물의 생산성을 증가시키는데 매우 중요하다. 초기 배유 발달 연구를 위해, 본 과제의 선행 연구로 배유가 발달하지 않는 돌연변이 enl2-1을 선발하였고, 표현형의 원인이 되는 유전자인 OsCTPS1을 동정하였다. 돌연변이 관찰 시 CTP synthase(CTPS)가 RMS 형성 및 핵 이동에 중요한 역할을 하는 것으로 보인다. osctps1는 RMS 형성 및 핵 이동을 연구하기에 좋은 자료이며, 초기 배유 발달 시 이에 대한 조절 기작에 대한 연구를 진행할 예정이다. 또한, OsCTPS1-GFP 형질전환체를 제작하고 배유의 핵분열시기에 관찰했을 때, syncytium 단계에서 filamentous 구조를 형성하는 것을 관찰하였다. OsCTPS1의 발현은 배유 발달 시 일정하게 나타나는 데, 구조와 효소의 활성도를 조절하는 다른 단백질들이 있을 것으로 예상되어 이의 연구를 진행할 예정이다. 배유 발달이 저해된 돌연변이는 배가 크게 발달하는 표현형을 보인다. 이는 배유가 발달하며 배의 정상적 발달을 위한 억제인자가 존재할 가능성을 시사한다. 따라서 osctps1 변이체를 이용하여 배유발달 시 배 형성을 조절하는 인자를 분리하고자 한다. 배유와 배의 조절은 종자의 양과 질을 결정한다. 벼에서 배유의 부분을 줄이고 배(쌀눈)의 비율을 늘이면 고품질의 쌀이 된다. 반면, 배유의 세포가 증가하면 종자의 무게가 증가한다. 배유와 배의 관계를 연구하고 이를 이용하면 벼의 양과 질을 향상시키는 좋은 연구가 될 것이다. ◼ 1단계 ❏ 연구 목표 ○ 벼의 초기 종자발달 조절 기작 규명 ○ 배유 발달 초기 핵분열과 핵 이동을 조절하는 분자 기작 규명 ❏ 연구 내용 ○ 배유 결핍 돌연변이체인 enl2-1 원인 유전자를 동정하기 위해 map-based cloning을 수행했으며, Os01g43020 유전자의 SNP로 인해 CTP synthase의 효소 활성도가 크게 감소하는 것을 알 수 있음 ○ OsCTPS1 단백질이 초기 종자발달 시 일시적 구조를 형성하며, 배유핵 분열시 중요한 RMS 형성에 중요하게 작용하는 것을 관찰함 ○ 초기 종자 발달시 배낭을 선별하여 전사체 분석을 수행하였으며, 배유가 없는 osctps1 돌연변이에서는 auxin response 관련 유전자들의 발현이 크게 감소한 것을 알 수 있음 ○ 또한, 초기 종자들의 전체 단백질체 분석을 수행하고, 배유핵 분열시 주요하게 작용하는 그룹들을 선발함 ○ OsCTPS1 단백질은 초기 종자발달 시 단백질의 축적이 많이 이루어지며, 이를 조절하는 인자를 규명하고자 protein-immunoprecipitation 단백질들의 분석을 수행하였고, 관심있는 후보 단백질들을 선발함 ○ 기존 벼에서 알려진 배-배유 발달시 중요한 유전자들의 marker를 이용하여 GFP를 발현시킨 형질전환체를 제작하였으며, 이를 추후 연구에 이용하고자 함. ○ 배유 발달 및 종자 발달에 관련된 중요한 유전자와 단백질의 기능과 상호작용을 연구 ○ Auxin의 역할과 상호작용이 종자 발달에 미치는 영향을 상세하게 조사하기 위한 초기 재료를 마련함. ○ GIANT EMBRYO 유전자 등 특이적 유전자의 발현 패턴을 보이는 마커들을 통해 벼의 초기종자발달을 연구하기 위한 형질전환체 준비 ◼ 2단계 ❏ 연구 목표 ○ 배유가 배 발달을 조절하는 분자 기작 규명 ○ 벼의 초기 종자발달 연구로 종자의 양과 질을 증가시키는 방법 개발 ❏ 연구 내용 2단계 연구에서는 벼의 초기 종자발달과정에서 분자의 기작을 규명하고, 이를 적용할 수 있는 연구를 수행한다. Multi-omics 데이터를 활용하여 초기 종자 발달 시 옥신 반응 및 RNA helicase, MCM 등의 단백질에 대한 연구를 계획하고 있으며, PTM 분석을 통한 신호 전달 기작에 대한 연구도 수행할 예정이다. 또한, 배와 배유 사이의 발달 및 신호전달, 신호전달 인자, 그리고 CLE peptide와 auxin의 상호작용에 대한 연구를 수행할 계획이다. □ 연구성과 ◆ 정성적 연구 성과 ○ 초기 배유 발달에 주요한 OsCTPS1 유전자 동정 및 핵분열 시 분자적 가작 규명 ○ 종자발달 조절 유전자들을 이용하여 종자의 양과 질을 증가시키는 연구 ○ multi-omics 분석을 이용한 초기 종자 발달 단계 분자적 기작 연구 ○ 배, 배유사이 상호작용 관찰을 위한 마커 형질전환체 제작 ◆ 정량적 연구 성과 ○ 초기 종자발달 연구 - Plant Biotchnology Journal (2021) IF: 13.263 ○ 종자발달에 영향을 주는 영양생장발달 및 sucrose와 sink tissue 조절 과정 연구 - The Plant Journal (2022) IF 7.2 - Frontiers in Plant Science (2023) IF 5.6 ○ 초기 종자발달 및 초기 유수 발달과정에서 전사체, 단백질체 분석을 통한 분자적 기작 연구 - Plant Cell and Environment (2023) IF 7.3 - Plants(Basel) (2023) IF 4.5 □ 연구성과의 활용 계획 및 기대 효과 ○ 이 연구의 결과는 벼의 초기 종자발달에 대한 깊은 이해를 제공함으로써 농업 및 식량생산 분야에 다양한 기여를 할 것으로 기대된다. ○ 최근 도입된 유전자 편집 기술을 적용하여 원하는 부위의 정확한 교정으로 원하는 형질을 이끌어 내 고품질의 쌀을 개발하는데 이용할 수 있다. ○ 종자발달 관련 유전자들을 동정하고, 이에대한 분자적 기작을 연구하면, 기존에 벼에서 알려진 natural variation과 수많은 품종들의 분석으로 만들어진 GWAS data와 접목하여 천립중 및 종자의 양과 질을 향상시키는 연구에 활용될 수 있으며, 다양한 작물에 대한 효과적인 품종화 전략으로 이용될 수 있다. ○ 초기 종자발달시 다양한 multi-omics 분석을 통해 얻는 다양한 기초자료는 초기 종자발달 연구 분야에 유용한 자료로 활용될 것으며, 이를 통해 추가적인 연구 및 응용이 가능한 기반을 마련하게 될 것이다. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 윤진미
• 주관연구기관 : 인하대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 종자발달;배유;배;핵분열;천립중; 2. seed;endosperm;embryo;nuclear division;1000-grain weigth;

□ 연구개요 - 방사선 치료 분야는 조사선량의 정확도를 검증하기 위해, 국제적으로 권고되는 표준에 맞춰 기계적 평가와 빔 선질 평가 항목에 따른 정도관리를 주기적으로 수행하고 있음. - 이때 선질 평가는 물이 채워진 물 팬텀 내에 chamber를 고정시켜 연속적으로 조사되는 빔에 대한 점 선량을 측정하고 있음. 또한 기능성 device의 경우 PDD 측정이 불가함. - 이에 본 연구는 어려운 QA setup 절차를 간소화하고, PDD를 포함하여 relative dose, symmetry 등 다양한 항목을 동시에 측정할 수 있는 멀티형 직교 선량계를 개발하였음. □ 연구 목표대비 연구결과 - 본 과제는 방사선 치료용 QA 고속화 시스템 구축을 위한 직교 선량계 개발을 위한 연구로써, 본 과제는 제시된 목표에 따라 성실하게 수행한 결과, 연구 계획서에서 상정한 연구 목표 대비 목표 달성도 100% 이상의 연구 과제를 수행하였다고 판단됨. - 1차년도에서 선량계 제작에 사용될 후보 광도전체 물질들을 선정하고, 방사선에 대한 감약률을 평가하여 감약특성에 따른 최적화 연구를 진행하였음. - 2차년도에서 unit-cell 선량계를 제작하고 신호수집 매커니즘을 확립하여 디지털 자동 검출시스템을 개발하고 활용 가능성을 검증하였음. - photon energy 방사선에 대한 물질의 재현성, 선형성, 선량률 의존성, PDD 반응 특성을 측정하고 평가기준에 적합한지 분석하였을 때, 평가기준을 만족하였음. - 3차년도에서 선량계를 직교형태로 QA 고속화 시스템을 구축하였고 방사선치료 QA선량계로의 적용가능성을 검증하였음. - 제작된 QA 고속화 시스템의 LINAC symmetry, flatness, PDD20,10을 측정하고 평가기준에 적합한지 분석하였을 때, 평가기준을 만족하였음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) - 본 제안 기술은 국외 의존도가 높은 방사선 치료분야에서 안전관리 기술의 자립화를 뛰어넘어 세계시장을 선도하기 위한 원천 기술을 확보할 수 있으며, 전 세계적으로 기술 성숙도가 낮은 방사선치료의 QA 기술을 성장시킴으로써 방사선 치료의 품질을 높일 수 있음. - 고에너지 측정을 위한 기능성 소재 제조 기술, 신호 처리를 위한 다채널 H/W 기술 그리고 선량분포 정보를 분석하기 위한 S/W 기술의 집적기술로써 첨단화/전문화되는 계측분야에서 활용도가 매우 높을 것으로 기대됨. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 박성광
• 주관연구기관 : 인제대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 방사선치료;정도관리;깊이선량백분률;직교선량계;선량분포; 2. Radiotherapy;Quality assurance;Percent depth dose;Orthogonal dosimeter;Dose distribution;

□ 연구개요 최근 맟춤의료 (personalized medicine)의 중요성이 커지면서 개인에 맞는 치료를 찾는 것이 중요해졌다. Breiman (2001)이 만든 랜덤 포레스트 (Random forest)는 널리 쓰이는 기계학습 방법의 하나로, 알고리즘이 분명하고 여러 통계 프로그램에서 설치되어 있어 널리 쓰이고 있다. Athey et al. (2019)는 이 랜덤 포레스트를 이용하여 개인별 이질적 치료효과를 계산하는 방법을 제시하고, Cui et al. (2023)은 Athey et al. (2019)의 방법론을 하나의 사건이 있을 때에 생존데이터에 대해서 치료효과를 랜덤 포레스트를 이용해서 계산하는 방법을 제시했다. 하지만 경쟁위험 데이터 (competing risks data)에서는 이질적 치료효과를 랜덤 포레스트를 이용해서 계산하는 방법이 제시된 바가 없다. 이 연구에서는 경쟁위험 데이터 (competing risks data)에서는 이질적 치료효과를 랜덤 포레스트를 이용해서 계산하는 방법론을 제시하고자 한다. □ 연구 목표대비 연구결과 이 연구에서는 Athey et al. (2019)과 Cui et al. (2023)에서 제시된 방법론을 바탕으로 경쟁위험 데이터에 대해서 랜덤 포레스트를 이용하여 인과효과를 계산하는 방법론을 만들었다. 이 방법은 Robinson (1988)의 추정함수를 랜덤 포레스트에 응용한 것으로, Breiman (2001)이 만든 랜덤 포레스트 방법론을 영향함수 (influence function)을 이용하여 누적사건함수 (cumulative incidence function)을 치료효과로 보고 추정하는 방법을 제시하였다. 이 때 Cui et al. (2023)에서 제시한 이중강건 (doubly robust) 랜덤 포레스트 방법을 경쟁위험 데이터에 적용해서 만들고 새롭게 Buckley and James (1979)의 방법을 응용한 랜덤 포레스트 방법 (BJ 랜덤 포레스트)를 제시하였다. 또한 Athey et al. (2019)과 Cui et al. (2023)에서 제시된 통계적 이론을 근거로 근사이론과 분산 및 신뢰구간을 계산하는 방식을 제시하였다. 시뮬레이션을 돌려보았을 때 평균제곱오차 상으로 Ishwaran et al. (2014)의 랜덤 포레스트를 이용한 방법보다 더 나은 결과를 보였다. 그리고 Radiation Therapy Oncology Group (RTOG 9410) 데이터에 이 방법론을 적용하였다. 그리고 하위그룹분석을 위해 선형회귀를 치료효과를 이용한 결과변수에 적용하는 방법을 제시하였다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 이 연구결과를 경쟁위험 데이터 하에서 개인별 이질적인 치료효과를 계산하고 그에 따른 통계적 추론을 할 수 있는 방법을 제시했다. 이 통계적 추론을 할 수 있다는 것은 굉장히 중요한데, 통계적 추론을 함으로써 일반적인 기계학습 방법론이 가지고 있던 취약점을 보완할 수 있기 때문이다. 이 방법은 여러 방면에서 사용될 수 있다. 우선 의학에서 다양한 경쟁적인 질병이 있는 경우에 각 질병에 대한 개인별 이질적 치료효과를 측정할 수 있다. 또한 정책결정을 할 경우에 경쟁적인 사건들이 일어나는 상황에서 정책결정이 어떤 분야에 각 개인마다 어떤 효과를 불러오는지 파악할 수 있다. 그리고 각 치료효과 또는 정책효과의 통계적 유의성을 신뢰구간 계산을 통해서 검정할 수 있다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 조영주
• 주관연구기관 : 건국대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 경쟁 위험;랜덤 포레스트;이중 강건;인과 효과;하위그룹 분석; 2. Competing risks;Random forest;Doubly robust;Causal effect;Subgroup analysis;

□ 연구개요 총 3년에 걸쳐 진행된 본 연구를 통해 전 세계에 분포하는 둥굴레속 식물을 대상으로 명명법 연구, 형태와 유전변이 양상 분석, 계통유연관계 분석을 진행하여 속 내 종의 한계를 설정하고 실체가 확인된 종 목록을 새롭게 작성하였음. 국가별 분포 식물을 대상으로 순차적으로 250개 이상의 학명을 검증하였고, 14,000여점의표본을 유형화하며, 주요 표본관과 야외채집 샘플을 수집하여 형태적변이 양상과, 분자계통분석을 수행하였음. 연구결과 3개의 학명에 대해 lectotypication을 진행하였고, 일부 분류군에 대해 새롭게 분류학적 처리를 수행하였으며 둥굴레속 분류군들의종다양성 기원지를 특정하고 분화시점을 파악하였음. □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구의 목표는 크게 다음과 같이 네 가지로 정리하여 연구를 수행하였음: 1) 지역별로 표본 및 식물종 샘플을 1차적으로 수집하고, 2) 이 후 연관 학명 명명 관계 확인 및 정정하여 목록화, 3) 3차적으로 표본 및 수집 샘플의형태적, 분자적 분석을 통해 형태 및 유전변이 양상을 파악하고, 4) 마지막으로 분석된 변이양상을 바탕으로 계통유연관계와 그룹 별 분화시기를 분석하여 종의 한계를 설정. 본 연구를 통하여, 속에서 기존에 발표된 256개의 학명을 목록화하여 총 93개의 정명을 정리하였고, 계통연구에 기반하여 기존 인석된 정명 중 일부를 이명처리하여 분류학적 처리를 수행하였음. 분자계통 연구와 형태관찰을 통해 P. verticillatum 지역집단 중 신종후보를 발굴하였으며, 총 둥굴레속 70분류군 352개체를 수집하여 엽록체 유전체 데이터와 200개의 유전자 데이터를 수집하였음. 수집된 데이터를 바탕으로 계통수를 작성하여 기존에 보고된 분류군 사이의 계통유연관계를 수정 보완하였고, 추가적으로 둥굴레속 70분류군의 분화시점 및 기원을 파악한 결과 분석 결과 둥굴레속 분류군들의 분화시점과 기원지를 특정하여 당초 연구목표한 내용을 100퍼센트 이상 초과 수행하였음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 연구개발 성과의 활용: 본 연구는 둥굴레속 식물 전체를 아우르는 광범위한 샘플수집을 포함하며 유전체 전체에 걸쳐 수백개의 유전자를 타깃하여 염기서열 분석이 가능한 target capture 분석법을 단자엽 식물에 성공적으로 적용한 예로서 단자엽식물 나아가 피자식물 전체의 계통연구에 활용이 가능할 것임. 본 연구 결과 둥굴레속의 일부 분류군의 분류학적 처리가 새롭게 수정되어 해당속의 생태, 생리연구 등 기초연구와 활용연구 모두에 새로운 분류체계로 제공될 것이며 GSPC 전략1에서 명시하는 전지구식물의 온라인 목록화 작업의 한 예로서 위협의 강도가 높은 타 분류군의 연구모델로 활용이 가능할 것임. 연구개발 성과의 기대효과: 본 연구 결과는 아시아 전역에서 약용, 식용으로 활발하게 이용되고 있는 자연 자원인 둥굴레속에 대한 속 수준의 통합적 분류연구로 상업적 이용시 동정오류로 인한 혼동을 방지하는데 기초 자료를 제공할 것임. 상업적 이용가치가 큰 둥굴레속 식물의 종의 한계설정이나 종간의 계통학적 유연관계 연구를 통해 둥굴레속 식물 중 자원가치가 높은 식물과 유연관계가 높은 새로운 자원식물의 발굴을 기대할 수 있음 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이수랑
• 주관연구기관 : 조선대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 둥굴레;계통분석;형태변이;분화시기; 2. Polygonatum;Phylogenomic;Morphological variation;Divergence time;

□ 연구개요 MR영상 유도 방사선치료에서 소리신호를 기반으로 하는 호흡지도 시스템을 개발하여 실시간 gating 치료의 효율을 극대화하고자 함 □ 연구 목표대비 연구결과 연구목표는 실시간 MR영상으로부터 추출된 목표체적과 실시간 체적과의 불일치도 추출, 추출된 불일치도를 소리신호로 변환, 변환된 소리신호를 전달하는 시스템의 개발로 세분화 되어 진행하였으며, 3 가지 각 시스템을 개발 완료하고 이 시스템들을 서로 연결할 수 있도록 영상 전환 및 입력 시스템 등 서브시스템을 추가로 개발하였고, 여러 가지 소리신호 중 환자가 가장 효율적으로 인식할 수 있는 구조로 소리신호를 구성하여 개발 후 통합된 단일시스템이 잘 작동하는 것을 모의 환자로 시연하는 등 계획된 과제 내용 및 연구 목표를 달성하였음 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 개발된 시스템의 원활한 실증을 위해서 지연시간 단축, 신호전달체계 안정성 확보를 위한 추가 연구가 필요하며 상용화를 위해서는 보다 단순한 구성으로 변경개발 필요 있음. 기술이전을 목표로 기대했던 MR영상유도 방사선치료장치의 제조사가 파산함으로서 상용화 기대가 매우 낮기는 하지만 기술의 응용을 위한 방법을 지속 모색할 예정 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 황의중
• 주관연구기관 : 충남대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 방사선치료;영상유도 방사선치료;호흡연동;실시간 호흡지도;소리신호; 2. Radiation Therapy;Image Guided Radiation Therapy;Respiratory Gating;Realtime Respiratory Coaching;Sound Signal;

□ 연구개요 연구가설: 종양 제어를 위해 필요한 X-선 및 중입자치료 선량을 유전자발현을 통해 예측할 수 있음 연구목적: 다양한 인간 유래 암 세포주들의 X-선 및 중입자치료에 대한 반응성을 측정하고 RNA sequencing을 시행하여 치료 반응성과 연관된 핵심적인 유전자들을 찾고 이를 토대로 유전자 발현에 기반을 둔 환자 맞춤 선량 결정 모델을 만들고자 함 연구목표: 최종목표: 유전자 발현 기반의 X-선 치료 및 중입자치료의 필요선량 예측 모델 개발 세부목표: -X-선 치료 및 중입자치료 저항성 세포주 확립 -차세대염기서열분석을 통한 X-선 및 중입자치료의 반응성 조절 핵심 유전자 분석 -종양제어를 위해 필요한 방사선량 결정모델 개발 및 임상적 효용성 검증 □ 연구 목표대비 연구결과 X-선 치료 저항성 세포주 확립: -방광암세포주/대장암세포주/췌장암세포주/신장암세포주/흑생종세포주/구강암세포주/후두암세포주에서의 방사선 저항성 세포주 확립 및 surviving fraction 확인함 -각 저항성 세포주에서의 방사선치료 반응성에 따른 유전자 발현 분석함 차세대염기서열분석을 통한 X-선 반응성 조절 핵심 유전자 분석: -Radiation Resistance Target Gene Screening 시행함: RNA seq data 를 기반으로 GSEA 분석 및 Gene ontology 분석을 해서 SF2 value 혹은 Radioresistant vs. WT cancer 에서 Gene expression 차이가 있는 유전자를 분석함 -Prediction algorithms of Radiation Resistance with Target Gene Screening data 제시함: AI 를 바탕으로 Gene expression 패턴에서 방사선 저항성과 관련 있을 것으로 예상되는 타겟을 분석하여 그것을 바탕으로 방사선저항성을 예측 모델을 제시함 인공지능기반 x-선 방사선민감성 예측 모델 개발 및 방사선민감성 예측관련 유전체 발현 정보 추출 -구축된 코호트를 활용하여 인공지능기반의 방사선 민감성 예측 모델 구축 -예측모델 기반 특정 유전자 발현 정보 추출 및 방사선 민감성 예측 방정식 개발 중입자 치료기를 활용한 실험법 확립 -기존 방사선치료와 동일한 효과를 보이는 중입자선의 선량을 기존 방사선 선량과 매칭함 -중입자 조사 시 세포 배양 조건 등을 확립하고, 본 실험법을 토대로 실험 계획서를 구축함 -방사선 저항성 세포주를 활용하여 pilot test 진행함 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 방사선종양학의 맞춤 의료 기반 기술 마련 -연구는 시행되고 있으나. “아직까지 구현되지 못한” 맞춤 X-선 방사선치료를 위해 필요한 기반이 되는 선량 예측모델을 제시함 -최적의 방사선치료선량 결정을 통해 종양 제어율 증가 및 부작용 발생 감소에 기여함 -암 치료 향상에 기여 추가 연구 계획: 중입자 기반 방사선치료의 선량 결정 모델 연구 계획함 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 금웅섭
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 방사선치료;유전체발현;방사선저항성;예측모델; 2. radiotherapy;gene expression;radiation resistance;prediction model;

□ 연구개요 ○ 다양한 응용분야 (의료, 국방, 보건, 및 보안 산업)에 사용될 수 있는 고감도 방사선 센서 확보 필요 ○ 기존 방사선 센싱 소재 및 소자의 한계점 및 문제점을 극복하는 새로운 방사선 소재/소자 도입 필요 ○ 고감도 방사선 센서 제작 및 고해상도 방사선 영상 실용화를 위한 기술 확보 □ 연구 목표대비 연구결과 연구 목표 1. 방사선 검출용 하이브리드 나노 소재 신틸레이터 합성 기술 및 최적화 조건 확보 달성내용 : - 하이브리드 나노 소재 반도체 성장, 구조 제어 및 표면 제어를 통한 안정성 확보 - 신틸레이터 photo-diode 제작 및 방사선 특성 평가 완료 - 하이브리드 신틸레이터 합성 및 물성 자료 확보 연구 목표 2. 고감도 방사선 센서 제작, 소자 물성 이해 및 고감도 센싱 특성 확보 달성내용 : - 나노 소재 반도체 하이브리드 구조를 이용한 방사선 센서 제작 및 특성 평가 완료 (방사선 특성 평가는 협동기관과 공동 진행) - 방사선 검출 메카니즘 규명 연구 목표 3. 센서 성능 최적화 및 메카니즘 정량적 이해 달성내용 : - 나노 소재 신틸레이터 기반 센서 제작 및 공정 기반 확보 (방사선 센싱 특성 평가) - 센서 array 제작 연구 (패터닝 기술을 이용한 array 제작) □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) (1) 기술적 측면 ○ 방사선 검출용 나노 재료 합성/분석에 따른 기초 원천 기술 확보 및 응용. ○ 나노 기술 및 새로운 방사선 센싱 원리를 이용한 소자 제작을 통해 고-에너지 센싱 소자 기술의 관련 산업체 이전 및 국제 경쟁력 강화. ○ 고-분해능 및 획기적인 방사선 검출 효율 향상을 통해 의료 및 비파괴 검사 산업체 기술 이전. ○ 나노 스케일 재료 합성 및 방사선 소자의 동작 메카니즘 이해를 통해 차세대 방사선 기기 산업 분야의 선도적 기술 창출에 활용하고 관련 분야의 학문적인 발전에도 활용. (2) 경제적․산업적 측면 ○ 고분해능 및 높은 검출 효율을 필요로 하는 의료용 및 보안용 방사선 센서에 적용하고 고부가가치 경제 창출 기여. ○ 직접 검출형에 의한 방사선 기기의 부피 축소 및 사용 효율성 증가로 인해 원가 절감 및 국제 경쟁력 확보를 통한 방사선 기기 수출 증대에 기여. ○ 새로운 방사선 센싱 및 영상 처리 기술 확보를 통해 관련된 NT 및 IT 산업에 기술 이전이 가능하고 새로운 산업 및 시장 창출 효과를 기대. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 임현식
• 주관연구기관 : 동국대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 방사선 센서;신틸레이터;나노소재;고감도;하이브리드; 2. radiation sensor;scintillator;nanomaterials;sensitivity;hybrid;

□ 연구개요 ● 단일 프레임에서 탄성산란, 비탄성산란, 분리반응 등을 포함하는 직접반응, 그리고 핵융합 반응 등을 동시에 계산할 수 있는 결합채널 방법을 완성하고자 한다. ● 결합채널 및 광학모델 방법을 이용하여 양성자 과잉 핵종의 분리반응 효과를 살펴보고자 한다. ● 쿨롱 쌍극자 및 사극자 들뜸퍼텐셜에 포함된 강도분포 (strength distribution)내의 광자수 (photon number) 계산을 위해, 새로운 계산 프로그램을 개발하고자한다. □ 연구 목표대비 연구결과 ● 양성자 과잉 핵종인 17F+208Pb, 10C+208Pb, 17Ne+208Pb 시스템들의 분리반응 특성에 대해 광학모델 및 결합채널 접근법을 적용하여 살펴봄. ● 쿨롱 쌍극자 및 사극자 들뜸퍼텐셜 내의 강도분포와 관련된 광자수 계산 프로그램 개발함. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ● 본 연구의 결과들은 중이온가속기를 활용에도 중요하고 그 결과들은 다양한 핵반응 실험, 핵의 구조 연구, 핵천체 물리 실험 등에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. ● 저에너지 핵물리에서의 핵반응 양상을 살펴봄으로써, 양성자 과잉핵 및 중성자 과잉핵들의 특징을 살펴볼 수 있다. ● RAON을 통해 양성자 과잉 핵종에 대한 직접적인 공명반응 실험결과를 얻을 수 있다면 안정선에 먼 proton drip line 근처의 양성자 과잉 핵종 생성과정도 이해 할 수 있을 것으로 기대된다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 소운영
• 주관연구기관 : 강원대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 중핵반응;중성자 과잉 핵종;양성자 과잉 핵종;결합채널 방법;광학모델 방법; 2. Heavy nuclei reaction;Neutron rich nuclei;Proton rich nuclei;Coupled channel method;Optical model method;

□ 연구개요 본 연구는 방사선 유도 종양엑소좀을 암치료제로 개발하기 위한 가능성을 연구하는 기반 연구로, 방사선 유도 종양엑소좀에 의한 종양의 성장변화를 확인하고, 정량/정성적 분석을 통해 유의미한 인자를 발굴하고자 하였음. 총 3년으로 계획되었고, 1차년도에는 다양한 종양 세포주를 이용한 동물모델에서 방사선 유도 종양엑소좀의 분리법을 최적화하였음. 2차년도에는 분리된 종양엑소좀에 대해 질량분석법과 바이오인포매틱스 분석을 통해 방사선에 의해 유도되는 엑소좀 내 특이적 단백질들을 프로파일링하였음. 3차년도에는 방사선 유도 종양 엑소좀의 항암활성 기능을 마우스 종양 내 주입 후 성장 억제를 통해 확인하였고, 유세포분석 기반 면역세포 프로파일링을 통해 방사선 유도 종양 엑소좀이 T세포 활성화를 유도하고 특히 항 PD-L1 요법과의 병용 효과를 함께 확인하였음. □ 연구 목표대비 연구결과 1) 1차년도 목표: 방사선 유도 종양엑소좀의 분리 및 정량 분석 - 4T1 마우스 유방암 세포주를 대상으로 in vitro 와 in vivo 조건에서 방사선 조사 후 유도되는 종양 엑소좀을 분리하였음 - 분리된 엑소좀에 대해 나노입자분석을 시행하고 정량화 하였음 2) 2차년도 목표: 방사선 유도 종양 엑소좀의 종양 억제 기전 발굴 - In vitro 와 in vivo 조건에서 분리된 방사선 비유도/유도 종양 엑소좀에 대해 TMT 기반 proteomics 분석을 시행하였음 - 각 조건별 공통적/특이적 단백질 리스트를 확보함과 동시에 관련 pathway 분석을 완료하였음 3) 3차년도 목표: 방사선 유도 종양 엑소좀의 치료적 효용성 연구 - In vivo 종양 엑소좀의 생체 내 분포를 생물발광법으로 확인하였고, 분리된 수지 상세포에 처리 시 수지상세포의 활성도가 증가됨을 확인하였음 - 4T1 마우스 종양 모델을 수립하고 종양 내 주입시 방사선 유도 엑소좀이 비유도 엑소좀에 비해 종양 성장 억제 효과가 크다는 것을 확인하였음. - 항PD-L1 항체와 병용 시 방사선 치료군과 동일한 종양 억제 효과가 관찰되었음 - 유세포분석법과 효소면역측정법으로 평가한 결과 방사선 유도 종양 엑소좀은 종양내 세포 독성 T 세포의 활성도를 증가시켰고, 림프절에 수지상세포의 활성을 증가시켰으며 혈액 내 면역 증진 관련 사이토카인을 활성화시킴을 확인하였음 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 1) 연구개발 결과의 중요성 - 학문적/과학적 측면: 방사선 치료의 종양 억제 기전 및 엑소좀의 기여에 대한 의과학적 탐구 - 사회적/경제적 측면: 차세대 암치료제로 개발 가능성과 기술 선점 가능성 2) 연구 개발 성과의 활용 계획 및 기대 효과 - 본 연구에서는 in vitro 조건에서 방사선에 의해 유도되는 엑소좀 대비 in vivo 조건에서 유도되는 엑소좀 내 발현되는 다양한 단백질들의 리스트를 확보하였음. - 방사선 유도 엑소좀의 항종양능이 일반 엑소좀에 비해 우수함을 확인하였음. - 방사선 유도 엑소좀은 향후 진단이나 치료 영역에서 활용 가능할 것으로 기대됨 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 조원경
• 주관연구기관 : 삼성서울병원
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 엑소좀;방사선 치료;암치료;단백체분석;항암면역; 2. Exosome;Radiation therapy;Cancer treatment;Proteomic analysis;immuno-oncology;

□ 연구개요 골격 발생 과정 동안 연골세포 및 뼈모세포분화를 조절하는 NFI-C 유전자를 이용하여 1) NFI-C 과발현생쥐의 골격 이형성증 표현형을 분석하고, 2) 골격 이형성증을 유발하는 NFI-C 과발현생쥐를 이용하여 골격 발달 과정동안 NFI-C 유전자와 다양한 골격 이형성증 유발 전사인자 및 성장인자 사이의 상호작용 기전을 밝히며, 3) 중간엽세포에서 시기 특이적으로 NFI-C 발현을 조절할 수 있는 생쥐를 제작하여 뼈 및 연골 발생 동안 NFI-C에 의한 골격 이형성증 유발 기전을 규명하여 궁극적으로이연구 결과를 골격 이형성증 진단 및 치료제 개발에 응용하고자 함. □ 연구 목표대비 연구결과 1. 연구목표 ● NFI-C 과발현생쥐의 골격 이형성증 표현형 변화 분석 ● NFI-C 과발현생쥐의 골격 이형성증 유발 기전 연구 ● 중간엽세포에서 시기 특이적으로 NFI-C 발현을 조절할 수 있는 생쥐 제작 및 분석 2. 연구결과 ● NFI-C 과발현 생쥐는 사지 발달과 머리뼈 형성에 이상을 초래한 것이 사람의 페인골드(Feingold, 팔다리의 길이가 짧고, 손가락과 발가락의 길이가 짧아지고, 소두증을 가지는 유전병)) 증후군과 유사한 표현형을 보여주었음. ● NFI-C 과발현 생쥐의 넙다리뼈와 머리뼈는 정상 생쥐와 비교하여 뼈 밀도가 감소 되어 있었음. ● 또한 성장판의 크기가 감소 되어 있었으며 이는 성장판의 proliferating zone이 현저히 감소 되어 있었음. ● NFI-C 과발현 생쥐의 연골모세포와 뼈모세포에서 이들 두 세포의 분화 마커 유전자들은 정상과 비교하여 현저히 감소된 것을 확인하였음. ● NFI-C가 과발현된 생쥐의 연골세포에서 페인골드 증후군을 유발하는 Mycn1 유전의 발현이 현저히 감소되어 있었으며, 또한 골격 이형성증 유발에 관여하는 TGF-β, Fgf family 유전자 발현 또한 감소된 것을 확인함. ● TertR/NFI-C 생쥐는 NFI-C 유전자가 발현되지 않은 상태로 태아기와 출생 후 정상 생쥐와 같은 표현형을 나타내었으며, 관련 유전자 또한 변화를 나타내지 않았음. ● 그러나 임신 중인 TertR/NFI-C 생쥐에 타목시펜을 새끼가 태어날 때까지 처리하였을 때 태어난 생쥐는 NFI-C 과발현 생쥐와 같은 표현형을 나타내었음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ● 새로운 골격 이형성증 유발 유전자의 기전을 규명함으로써 임상, 기초, 및 중개 연구에 귀중한 리소스를 제공할 수 있음. ● 골격 이형성증 기전에 대한 의약학 관련 학문에 관련 지식을 제공 ● 골격 이형성증의 중요한 병태 생리 기전을 타겟으로 골격 이형성증 진단 방법 및 치료제의 타겟 개발에 활용 ● 골격 이형성증 진단 및 치료에 따른 개인적, 사회적 부담 절감 ● 환자와 그 가족에게 중대한 긍정적인 삶의 변화에 대한 진정한 희망을 제공 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이동설
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 골격이형성증;엔에프원시;연골;뼈;과발현; 2. Skeletal dysplasia;NFI-C;Cartilage;Bone;Over expression;