비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 이수임
• 주관연구기관 : (주)에덴디
• 발행년도 : 20220700
• Keyword : 1. 고분자수지;심초형;복합방사;치실;약용탄; 2. Polymer resin;Cardio type;Complex radiation;Dental floss;medicinal charcoal;

□ 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;

□ 연구개요 췌장 β-세포 및 신경 세포를 대상으로 하여 최종당화산물이 유도한 당 독성을 억제하는 물질을 식물에 존재하는 phytochemicals 중에서 찾아내고 그 작용 기전을 연구함. □ 연구 목표대비 연구결과 ◯ 1차년도: 췌장 β-세포에서 최종당화산물 독성을 억제하는 fustin에 관한 연구 Methylglyoxal (MG)를 cytotoxic 한 levels 로 48 h 동안 노출시켰을 때, RIN-m5F β-cells 은 인슐린 분비능이 손상되고 세포 손상을 나타냈으나 fustin 으로 전처리시 MG 가 유도한 인슐린 분비저하와 세포 죽음으로부터 RIN-m5F β-cells 을 보호하였다. 또한 fustin 은 MG 가 유도한 ROS 생성과 cardiolipin 과산화를 억제하였으며 glyoxalase 1 활성을 증가시켰는데 이는 fustin 이 MG detoxification 을 증가시킬 수 있음을 나타낸다. 더욱이, fustin 은 RIN-m5F β-cells 에서 AMPK phosphorylation 과 PGC-1α levels 을 증가시켰다. ◯ 2차년도: 신경 세포에서 MG 독성을 경감시키는 sciadopitysin에 관한 연구 SK-N-MC neuroblastoma cells을 사용하여 sciadopitysin이 MG가 유도한 세포독성에 대하여 보호 효과가 있는지 알아보고 그 기전을 연구하였다. 연구 결과 SK-N-MC cells을 sciadopitysin으로 전처리 하였을 때 MG에 의해 억제된 cell viability를 증가시켰고 MG에 의해 유도된 apoptosis, necrosis, autophagy를 감소시켰다. Sciadopitysin은 MG가 유도한 세포내 Ca²⁺, NOX4, oxidative stress, MG-protein adducts levels을 경감시켰고 MG에 의해 억제된 PGC-1α, nuclear Nrf2, 및 glyoxalase 1 levels을 증가시켰다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ◯ 부작용을 최소화한 약물 개발이 필수적이므로 천연에 존재하는 식물자원을 이용하여 최종당화산물에 의한 독성을 억제하는 물질을 찾아내어 식생활을 통해 안전하게 당뇨 합병증을 예방할 수 있음. ◯ 본 연구에서 당뇨 합병증 억제 활성을 보인 fustin과 sciadopitysin은 건강보조식품 또는 기능성 식품의 원료로 이용될 수 있어 고령화 사회의 도래에 의한 노인 관련 질병의 치료 및 예방에 기여하여 건강한 노후 생활 향상을 보장할 것임. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 최은미
• 주관연구기관 : 경희의료원
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 당뇨 합병증;췌장 β 세포;신경세포;퍼스틴;시아도피티신; 2. diabetic complication;pancreatic β cell;neuronal cell;fustin;sciadopitysin;

□ 연구개요 ■ 국내 화재의 약 63%는 (2017년) 건물화재가 차지하고 있으며 건물 대부분이 철근 콘크리트 구조(RC)로 이루어져 있음. 화재가 소화활동으로 진압되면 RC 구조체는 적절한 진단 및 보수를 거친 후 재이용 되는 것이 일반적이므로, 콘크리트에 가해지는 고온이나 소방활동 과정에 발생하는 수분 공급이 콘크리트의 물리 화학적 성질 및 성능에 미치는 영향은 RC 구조물의 재이용 시 건물 안전성 평가기준이 되는 매우 중요한 정보임. ■ 콘크리트의 성능은 물과 시멘트의 반응으로 생성되는 시멘트 경화체가 큰 역할을 차지하며, 가열에 의해 시멘트 경화체 중 칼슘 실리케이트 수화물(C-S-H)의 탈수 및 분해에 의해, 콘크리트의 역학적 성능이 크게 변화하는 것으로 알려져 있으나, 그 영향에 대한 메커니즘은 아직 명확히 밝혀진 바가 없음. 또한, 가열 후 수분공급에 의한 재수화 과정이 시멘트 경화체의 구조 및 역학특성에 미치는 영향에 대해서도 불분명함 . ■ 본 연구과제에서는, 다양한 화학 조성(Ca/Si)을 가지는 순수 합성 C-S-H와 시멘트 경화체를 제작하여, 재료과학 분야 첨단 분석방법 중 하나인 고체 ²⁹Si NMR 과 세계 최대 규모의 최첨단 가속기 X-선 산란(일본 SPring8)을 활용하여 “다양한 고온가열 및 재수화에 의한 시멘트 경화체의 구조 및 성능 회복 메커니즘”을 규명하고자 함. □ 연구 목표대비 연구결과 ■ 연구 목표 1. 수화물 구조해석 ● PDF와 NMR을 통하여 시멘트 수화물 중 가장 중요한 역할을 하는 C-S-H 분석하였음. ● C-S-H의 원자 간 거리 분석을 통하여 시멘트 경화체 내 C-S-H 변화에 대한 연구 진행. ● In-situ X-ray scattering 실험을 통하여 얻은 PDF와 XRD 결과를 토대로 나노 단위에서의 C-S-H 역학적 성능을 평가하는 방법을 제시함. ● Ca/Si 비율이 달라짐에 따라 역학적 성능에 차이를 보임을 증명함. ■ 연구 목표 2. 회복 성상 해석 ● 다양한 고온 환경 (200 ~ 1000℃) 및 재수화 조건 (시간, 상대습도)을 활용하여 시멘트 경화체 및 콘크리트 구조물의 회복 성능에 대하여 평가를 진행하였음. ● ²⁹Si NMR, XRD, Microtest, Optical microscope, 밀도 측정기 등을 활용하여 여러 측면에서 회복성상을 관찰 하였음. ● 재수화 진행 시 C-S-H의 MCL과 시멘트 경화체의 압축강도의 선형적 관계를 파악하였음. ● 일부 나노물질의 혼입 시 (CNT, 나노 실리카) 회복 성상에 긍정적인 영향을 줄 수 있음을 관찰하였음. ■ 연구 목표 3. 화재피해 저감 및 회복 촉진 물질 도출 및 실용화 ● CNT를 시멘트 페이스트에 혼입 시 화재 발생 전과 후 모두 강도 증진이 발생하였음을 확인. ● 나노 실리카 혼입 시 재수화 과정을 진행 한 후 일반 포틀랜드 시멘트에 비하여 강도가 크게 증진된 것을 확인하였음. ● 분산성, 배향성 검토를 통한 최적의 나노 물질 혼입 방안 및 배합비 제시를 위한 기초연구 진행. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ■ 본 연구에서 얻은 C-S-H의 역학성능 열화 및 회복 등의 매크로 스케일의 현상과 ²⁹Si NMR, 고 에너지 X-선 산란에서 도출한 분자 레벨의 해석 결과간의 상관성을 명백하게 밝혀냄으로서, 화재와 같은 고온피해를 입은 콘크리트 역학특성변화 매커니즘을 세계 최초로 순수 C-S-H의 특성에서부터 규명하는 것이 가능하다고 사료됨. 이는 시멘트계 재료인 콘크리트까지 확장 적용 가능한 기초 이론 자료로서 활용이 가능하며, 발표된 연구 내용은 추후 세계적으로 널리 인용될 것으로 사료됨. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 배성철
• 주관연구기관 : 한양대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 시멘트;가열;X-선 산란;핵자기공명;재수화; 2. Cement;Heating;X-ray scattering;NMR;Rehydration;

2017년 국내 자궁경부암 전체 환자수는 약 64,000명이었고 그 중 신규환자는 약 3.5천명으로 전체 여성 암 발생의 약 3.2%로 7위에 해당한다. 자궁경부암의 전통적인 치료는 수술, 화학요법, 방사선 요법 등으로 조기 발견시 5년 생존율이 80%에 이르나, 재발한 경우 치료 성공율은 약 35%로 감소하고, 전이가 있는 경우에는 약 16%에 그치고 있다. 현재 자궁경부암의 1차 치료로는 Cisplatin, Paclitaxel, Bevacizumab을 사용하고 있으나, 해당 요법에 반응하지 않거나, 해당 요법 사용 후 재발한 환자의 경우에는 표준 치료법이 없다. 의사의 판단에 따라 화학항암제 중 일부를 사용할 수 있으나 무진행 생존기간이 3~5개월에 불과하며, 독성으로 인한 많은 부작용이 발생한다. 항암면역치료백신인 BVAC-C는 환자의 B세포와 단구세포에 아데노바이러스 벡터를 이용하여 인유두종바이러스 16 및 18형 (HPV type 16, 18)의 E6,E7 유전자를 도입하고 세포 표면에 알파-갈락토실세라마이드를 적재하여 제조하며, 인체에서 가용한 모든 항암면역기능(적응면역계: 세포독성 T세포, 항체 생산, 선천면역계: 자연살해세포, 자연살해 T세포)을 유도하여 암세포를 살상한다. BVAC-C의 인체 내 안전성을 확인하기 위한 임상 1상 시험을 수행하였으며, 해당 임상시험에서 사용한 BVAC-C의 용량범위는 모두 안전한 것으로 확인되었다. BVAC-C의 항암효과를 탐색하기 위해 HPV type 16 또는 18에 양성인 자궁경부암 환자 중 표준치료에 실패한 다발성 전이를 가진 진행성 또는 재발성 환자를 대상으로 BVAC-C의 단독 투여 및 Topotecan과의 병용투여 요법의 안전성, 내약성, 면역반응 및 예비 유효성을 평가하기 위한 공개, 단계적 증량, 반복 투여, 제 1/2a상 시험을 수행하였다. 해당 임상시험에서 BVAC-C 고용량 (1.0x10^8 cells/dose) 단독 3회 반복투여한 경우 ORR 33.0%(2/6, 1 CR, 1 PR) median PFS 3 months(1 to inf.), 6 month PFS rate 28.5%였고, BVAC-C 중용량(5.0x10^7 cells/dose) 단독 4회 반복 투여한 경우 ,ORR 50%(2/4, 2 PR), median PFS 16.5 months(2 to inf.), 6 month PFS rate 50%, BVAC-C 중용량과 Topotecan을 2주 간격으로 교차하여 4회 반복 투여한 병용투여군에서 ORR 0%(0/3), median PFS 5.3 month(2 to 8), 6 month PFS rate 66%였다. 임상 2a상 시험을 통해 BVAC-C 단독 투여의 유효성을 탐색하였으며, Durvalumab과의 병용투여 효과를 확인하기 위한 임상시험을 수행하였다. 해당 임상시험은 1차 백금 기반 화학요법에 실패한 HPV type 16 또는 18에 양성인 자궁경부암 환자를 대상으로 항암면역치료백신 BVAC-C 와 Durvalumab의 병용투여 효과를 확인하기 위한 공개, 단일군, 안전성 도입기(safety lead-in phase), 다기관, 연구자 주도 임상시험으로 현재 3명의 대상자가 모집되어 BVAC-C와 Durvalumab을 투여받았으며, 안전성 관찰 결과 Grade 1의 발열이 관찰되었다. 상기한 결과를 기반으로 BVAC-C 임상 2b/3상 시험 승인을 위해 임상시험계획서를 개발하였다. 재발성 또는 불응성 자궁경부암의 2차 치료제 대비 단독 투여한 BVAC-C의 유효성 개선 효과를 확인하기 위해 설계하였으며, 현재 진행 중인 Durvalumab 병용투여 임상시험의 결과를 분석 후 단독 혹은 병용투여 중 1개의 계획을 선택하여 임상진행에 대한 향후 방향을 설정하고 임상 2b/3상을 실시할 계획이다. (출처 : 요약문 5p)

• 연구책임자 : 강창율
• 주관연구기관 : 셀리드
• 발행년도 : 20220200
• Keyword : 1. 자궁경부암;면역치료백신;항암면역치료;인유두종바이러스; 2. Cervical cancer;Immune therapeutic vaccine;Anticancer immunotherapy;HPV;BVAC-C;

연구개발 목표 및 내용 최종 목표 소재 및 부품가공(표면처리 등), 의료, 문화재 검사 등 산업용 소형 방사선(x선, 전자선 등) 발생장치 국산화 및 선도형 기기 개발을 위한 연구개발 전략 수립을 목표로 하여 현재 기술 수준이나 한계를 조사하고 기술수요처의 의견이 반영된 개발 사업 전략을 도출하고자 함 전체 내용 ㅇ 국내 소형 방사선 발생장치 개발을 위한 기술역량 분석 및 시장조사 - 방사선 발생장치 연구개발 현황 분석 및 한계점 도출 - 관련 연구 인프라(인력/시설 등) 조사 및 분석 - 국내외 소형 방사선 발생장치 공급시장 조사, 관련 업체 및 역량 분석 - 국내 소형 방사선 발생장치 이용 수요 조사 및 관련 산업동향 분석 ㅇ 기획부터 시장 진출까지 소형 방사선 발생기기 관련 전문가의 의견이 반영된 핵심기술 개발 및 사업화 전략 수립 - 기술역량 및 시장조사를 기반으로 소형 방사선 발생기기 별 시급성 및 지원 타당성을 조사하여 우선 연구개발 기기 후보군 도출 및 선별 - 핵심기술개발 전문가, 방사선 발생장치 공급업체, 이용기관 및 업체와 유기적인 협력이 가능한 기술개발 및 사업화 전략 수립 ※ 전략 포함 필요 내용: 先기획→ 後연구 사업추진 방안, 연구성과 달성방법 및 계획 수립, 단계별/연차별 연구내용 및 목표제시, 연구목표의 구체화 및 정량화, 핵심과제별 연구개발사업제안서 제시(주요 세부과제 대상도출, 추진전략, 연구수행방법, 주요연구내용, 연구성과의 활용 방안 등) 연구개발성과 ㅇ 국내 소형 방사선 발생장치 개발 관련 기존 연구, 본 정책연구의 배경등을 고려하여 악취제거 및 신소재 분야, 문화재 검사, 의료분야 관련 3개의 중점 추진 분야를 선정함 ㅇ 3개 중점 추진 분야에 대한 국내외 시장 현황, 기술 현황, 특허 현황 등을 조사 분석함 ㅇ 학·연 방사선 이용 및 연구 전문가로 구성된 정책 위원회를 구성 신규사업 기획, 적합성 논의를 거쳐 중점 추진 3개 분야에 대한 연구개발 신규 사업 기획(안) 도출함 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ㅇ 본 연구결과를 바탕으로 소형 방사선 발생장치 관련 신규 사업 기획에 활용 가능함 ㅇ 본 연구에서 제시한 분야에 대한 소형 방사선 발생장치 기술 응용을 바탕으로 타 분야에서의 방사선 기술 도입 및 활용에 대한 로드맵 도출 과정에 응용이 가능함 ㅇ 신소재, 의료, 문화재 등 다양하고 광범위한 분야에서 소형 방사선 발생장치의 이용을 확대함으로써 다양한 융복합 연구를 촉진시키고 미래기술 확보에 이바지 할 것으로 기대됨 ㅇ 과기정통부의 24년 이후 소형 방사선 발생장치 개발 사업 기획과 관련 정책 수립을 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것이며 추후 국가 방사선 연구개발 전략 수립에도 중요한 정보를 줄 수 있을 것으로 기대됨 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 조승룡
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20221200
• Keyword : 1. 방사선 기술;방사선 발생장치;정책연구;방사선 활용 산업; 2. Radiation technology;Radiation generator;Policy research;Radiation-use industry;

연구개발 목표 및 내용 최종 목표 암의 유전자 정보를 바탕으로 방사선에 대한 반응을 예측할 수 있는 기계학습 기반 모델 개발 전체 내용 · 암세포주의 유전자 발현 정보 및 방사선 민감도 분석 · 기계학습 기반 방사선 민감도 예측 모델 및 환경 구축 · 모델 기반의 방사선 민감도에 영향을 끼치는 주요 인자 분석 1단계 목표 암 세포주의 유전자 발현 정보 및 방사선 민감도 분석 내용 · 분석 대상 암 세포주 선정 및 실험 · 암세포주의 유전자 발현 및 방사선민감도 데이터 확보 2단계 목표 기계학습 기반 방사선 민감도 예측 모델 및 환경 구축 내용 · 확보 데이터 기반 기계학습을 위한 데이터베이스 구축 · 기계학습을 위한 GPU-based 환경 구축 · 방사선민감도 예측 모델 구축 3단계 목표 모델 기반의 방사선 민감도에 영향을 끼치는 주요 인자 분석 내용 · 기계학습 모델 최적화, 미지의 암세포주 방사선민감도 예측을 통한 모델 검증 수행 · 방사선민감도 데이터 분석을 통한 방사선민감도 영향 주요인자 분석 및 제안 · 기계학습 모델을 분석하여 방사선 민감도에 영향을 미치는 biological pathway의 분석 및 제안 연구개발성과 · 분석 대상 암 세포주 선정 및 clonogenic assay를 통한 방사선민감도 실험 진행 · CCLE, GE 등 다양한 유전체 데이터베이스로부터 CCLE, NCI-60 등 다양한 암세 포주 집단에 대한 다중 유전체 데이터 확보 · 다양한 기 출판된 논문을 분석하여 특정 조건하에서 보고된 방사선민감도 데이터 확보 – 총 436개의 clonogenic assay (SF2값), 559개의 High-throughput analysis (AUC값) 기반 방사선민감도 데이터 확보 · GPU-based workstation 환경 구축 (TITAN RTX*2) · CNN기반의 방사선민감도 예측을 위한 모델 초기 형태 구축 · 모델 비교 연구를 통한 기계학습 모델의 유형, 형태 및 hyperparameter 최적화 · Folded cross-validation을 통한 모델 평가 및 기존 연구와의 성능 비교 진행 · KEGG BRITE기반의 gene image 제작을 통해 방사선민감도 데이터 자체의 분석을 통한 방사선민감도 유효 영향 인자 도출 및 제시 · KEGG pathway 기반의 gene image 및 Grad-CAM 등의 XAI 기술을 통해 구축한 기계학습 모델을 분석하여 방사선민감도 유효 영향 pathway 도출 및 기 출판된 연구 결과와의 비교 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 · 본 연구로 개발된 기계학습 기반 방사선민감도 예측 모델은 최근 대두되고 있는 adaptive radiotherapy에서의 생물학적 adaptive radiotherapy, 즉 생물학적 방사선민감도의 고려를 통한 방사선치료의 고도화를 가능하게 하는 기초적인 연구가 될 것으로 판단됨 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 정윤선
• 주관연구기관 : 한양대학교
• 발행년도 : 20220600
• Keyword : 1. 기계학습;방사선민감도;유전체;데이터과학;예측모델; 2. Machine Learning;Radiation sensitivity;Genomics;Data Science;Predictive model;

Ⅳ. 연구개발결과 ○ 공개 데이터베이스를 활용하여 바이오마커 후보의 전사체 분석 ○ 바이오마커 후보의 전사체 분석을 통해 활용 가능한 화합물 발굴 및 평가 ○ 동물모델에서 방사선보호제 후보물질의 개체수준 유효성 평가 ○ 방사선보호제 후보물질의 작용기전 확인 ○ 혈액 분리칩과 후보물질 감지칩이 통합된 진단키트 개발 ○ 암 진단·치료용 후보인자 패널 탐지 바이오칩 기술의 유효성 평가 ○ 후보물질 정밀 탐지를 위한 전기화학적 시료(바이오마커-프로브) 반응 분석용 소프트웨어 구축 ○ 후보물질 정밀 탐지 시료 반응 정량화 및 최적화 ○ 혈액생검 분석 키트(카트리지) 전용 리더 장치 시작품 제작 ○ 혈액분리 바이오칩 시작품 제작 ○ 혈액분리 바이오칩에서 혈구 계측 효율 측정을 위한 백혈구 염색법 구축 ○ 신규 방사선 바이오마커의 암 진단 및 치료 세포 내 유효성 평가 ○ 신규 방사선 바이오마커의 암 진단용 압타머 개발 및 최적화 ○ 바이오마커의 압타머 활용 암 진단 및 치료용 바이오키트 시작품 개발 ○ 암 진단 및 방사선치료 예후 예측용 신규 바이오마커 HRP-3의 생물학적 유효성 평가 완료 ○ 신규 바이오마커 HRP-3 활용 진단용 바이오키트 제작을 위한 압타머 최적화 실시 완료 ○ HRP-3 바이오마커 및 압타머 이용한 바이오키트 시작품 1종 개발 및 제작 완료 ○ HRP-3 압타머쌍을 이용한 진단용 바이오키트 시작품 사용 최적 프로토콜을 완성 ○ 딥러닝 기반 방사선 반응 조절 인자 탐색 생명정보공학 소프트웨어 개발 ○ 내방사선 기능 구현을 통한 방사선 환경 적합 IoT 커넥터 성능 개선 및 시제품 제작 (출처 : 요약문 5p)

• 연구책임자 : 정인수
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 방사선의공학;바이오칩;바이오마커;IoT커넥터;딥러닝 소프트웨어; 2. Radiation medical engineering;Bio-chip;Bio-marker;IoT connector;Deep-learning software;

□ 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;

본 보고서는 「원자력시설 등의 방호 및 방사능방재대책법」에서 정하는 의무사항의 충실한 이행과 원자력시설 방사능재난의 전주기 대책 수립을 위한 연구 및 기술개발의 결과를 기술하며, 실전적 방사선비상 계획 수립·운영, 방사능방재 실용화 기술연구, 방사능방재 교육훈련 실효성 향상과 이행, 방사능재난대응 시설·장비 구축과 가용성 확보, 방사능방재대책 기술지원 및 협력 성과를 포함한다. 본 과제의 결과로 산출되는 방사능재난 『대비-대응-복구』 각 단계의 대책은 국가, 지자체, 전문기관 등의 방사능방재대책 개발과 수립에 직접 활용되어, 국가의 위기관리 능력을 제고할 것이다. 내부적으로는 연구원의 방사선비상 대비 및 대응체계를 공고히 함으로써 방사능재난 전과정에서 자주방재역량을 강화하고 재난시 신속한 사고수습을 통해 인명, 환경, 재산 피해의 최소화에 기여할 것이다. (출처 : 서지정보양식 133p)

• 연구책임자 : 김현기
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20220200
• Keyword : 1. 원자력방재;방사선비상계획;방사능방재교육;방사능방재훈련;비상대응시설; 2. Nuclear Emergency Preparedness;Radiological Emergency Planning;Nuclear Emergency Training;Nuclear Emergency Education;Emergency Response Facilities;