□ 연구개요 원자의 화학적 환경에 따라 달라지는 반데르발스 힘(van der Waals force)을 분석적해(analytic gradient)로 구할 수 있는 퍼텐셜 모델을 개발하고, 이를 동역학 시뮬레이션에 접목하여 실제 용매 환경에서 발생하는 화학 반응의 동역학적 변화를 예측한다. □ 연구 목표대비 연구결과 - 반데르발스 힘을 구하는 수학적 모델 개발 : 기존의 점전하 퍼텐셜 기반의 분석적 기울기 모델을 토대로, 금속 등 다양한 시스템에 대해 에너지의 정확성이 보장된 가우시안 전하 퍼텐셜을 사용하는 uMBD의 분석적 기울기 모델을 개발 - 알고리즘 구현을 통해 퍼텐셜을 상용화 프로그램에 이식 : 다양한 시스템에 적용하여 검증 가능하도록 상용 프로그램 VASP에 이식하였고, 이를 기반으로 후속 연구에서 새로운 모델의 성능을 검증하고 활용할 계획 - 퍼텐셜 검증을 위한 벤치마크 계산 수행 : DFT와 PBE+uMBD 방법론의 정확성을 이온성 액체 2분자쌍에 대해 검증하고 force 검증을 위한 사전 계산 연구를 수행 - 퍼텐셜 모델을 활용하여 실제 용매 환경에서의 화학반응을 예측하는 연구 수행 : 용매 조건에 대한 에너지 소재의 성능 평가와 관련하여 후속 연구를 위한 시스템을 선정하였고 후속 연구과제를 지원하여 미흡하게 종료된 부분을 보완할 수 있도록함 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 본 연구 과제에서 개발하고자 하는 반데르발스 퍼텐셜 모델에 대한 국내 기술이 전무할 뿐더러 해외의 선도기술을 넘어서는 이론적 완성도를 마련할 수 있기 때문에, 핵심 기술을 빠르게 선점하여 상용화에 성공한다면 에너지 소재 개발과 바이오 유기 분자 시뮬레이션 연구에 독자 기술을 적극적으로 활용할 수 있을 것이다. 뿐만 아니라 전산 모사에 정확성을 더하여, 신소재군 개발 비용을 절감하기 위한 선험적인 in silico 소재 모델링에도 즉각적으로 활용할 수 있을 것으로 기대한다. 마지막으로 시스템의 복잡성으로 인하여 그동안 이론적 연구의 한계에 부딪혔던 용매 효과나 동역학적 특성에 대한 전자 구조 시뮬레이션 구현을 가능케함으로써 실제 화학적 환경을 고려한 메커니즘의 원자 수준의 이해를 도모할 수 있고, QM/MM과 같이 DFT를 접목시킬 수 있는 접근법에 퍼텐셜 모델을 쉽게 이식하여 보다 확장된 메조스케일 시뮬레이션 구현 또한 가능해질 것이다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김민호
• 주관연구기관 : 경희대학교
• 발행년도 : 20220600
• Keyword : 1. 반데르발스 힘;밀도 범함수 이론;제일원리 분자 동역학;분자 내 원자 특성;화학적 환경; 2. van der Waals force;density functional theory;ab initio molecular dynamics;atom-in-molecule;chemical environment;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 ○ 대학에 지원 중인 원자력 분야 기초연구 및 인력양성 사업에 대한 효율적인 개편 방안 수립 - 원자력 기초연구 및 인력양성사업 현황 및 문제점 파악 - 유사 사업 구조 분석 및 시사점 도출 - 기초연구 및 인력양성 사업 개편방안 제시 - 개편(안)에 대한 대학 연구현장의 의견 수렴 ◼ 전체 내용 ○ 원자력 기초연구 및 인력양성사업 현황 및 문제점 파악 - 원자력안전연구전문인력양성사업, 원자력기초연구지원사업 등 ○ 유사 사업 구조 분석 및 시사점 도출 - 기초연구 개인연구사업, 집단연구사업(선도연구센터), 기반구축 사업 (대학중점연구소) 지원 구조 분석 ○ 기초연구 및 인력양성 사업 개편방안 제시 - (기초연구그룹 패키지 지원) 분절적으로 이루어지던 집단기초 연구와 인력양성 과제를 거점(가칭, 원자력기초연구센터 등)을 통해 패키지로 지원하는 방안 ※ 각 센터별 R&D와 인력양성 과제를 함께 편성 ○ 개편(안)에 대한 대학 연구현장의 의견 수렴 □ 연구개발성과 ○ 기초연구 사업 및 인력양성 사업 조사 - 「원자력진흥법」 제9조(원자력진흥종합계획에 근거하여 매 5년마다 수립하는 원자력 진흥종합계획에 포함되어있는 기초연구와 인력양성 계획의 기초 자료로 기여 - 원자력관련 환경변화에 따른 원자력 기초연구 및 인력양성 지원사업개편에 기여 ○ 기초연구와 인력양성을 연계한 사업 개편방안 제시 - 기초연구는 주로 대학을 중심으로 수행하고 있으므로 미래 전문인력인 대학원생에 대한 인력양성 증진과 이를 통한 기초연구 성과의 품질 향상에 기여 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 원자력계 환경변화에 맞춘 원자력 기초연구 역량 및 인력양성 지원사업 개편에 활용 - 현행 기초연구 및 인력양성 사업의 분절적 체계를 거점체계(가칭, 원자력기초연구 센터 등)로의 전환 및 기초연구 특성화 - 사업간 연계성 강화를 통한 사업 패키지화 ○ 원자력 기초연구 및 인력양성의 권역별 특성화와 국가 전체 기초연구 및 인력양성 네트워크화를 통해 원자력 산업생태계 지원 체계 구축 - 권역별 대학간 교류 등을 통해 거점 대학 중심으로 특성화된 연구 및 인재 개발을 통해 원자력 산업 및 지역사회에 기여 ○ 기술ㆍ인력ㆍ인프라 적기 공급 및 선순환을 통한 미래성장동력 창출에 기여 - 다목적 수요에 대응 가능한 미래원자력시스템 핵심기술 확보 - 원자력ㆍ방사선 인력 양성 강화 - 방사선 대형연구시설 성능개선 및 신규구축, 공동이용 활성화 - 의료ㆍ소재ㆍ환경 등 다양한 분야에 방사선 융합기술 활용 촉진 등 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 민병주
• 주관연구기관 : 울산과학기술원
• 발행년도 : 20220600
• Keyword : 1. 원자력 연구개발;집단연구;기초연구;인력양성;중점연구; 2. Nuclear R&D;Group Research;Basic Research;Human Resource Development;Focused Research;

□ 연구개발 목표 ◼ 본 과제는 확립된 망간기반 암치료 나노플랫폼 기술을 바탕으로 1)방사선 병합치료 기술과 2)면역조절 병합기술의 심화기술을 개발하고자 하며 이를 위해서 다양한 종양 이식 동물 모델 (피하 이식 모델/ 동소 이식 모델/전이 모델 등)을 활용하여, 항암 효과를 검증하고 그 특성을 규명하여, 최적의 망간기반 암치료 나노 플랫폼 기술을 도출하고자 함. ◼ 개발된 심화기술에 기반한 지식재산권 확보 및 창업에 필요한 핵심 요소기술들을 위한 개발 완료하여 상용화를 위한 과학적/임상적 근거를 제시하는 연구임. □ 연구개발 내용 ◼ 1단계 (1년6개월) : 확립된 망간기반 암치료 나노플랫폼 기술을 바탕으로 1)방사선 병합치료 기술과 2)면역조절 병합기술의 심화기술 개발 ◼ 2차년(2021년)까지 “암 치료용 유해 활성산소 제어 나노입자”의 개발을 완료하여 나노과학 또는 의료분야에서 최고권위를 자랑하는 학술지에 논문을 게재할 예정이며, 원천기술에 대한 국내 및 해외 출원을 진행하여, 원천 특허를 확보할 예정 ◼ 2단계 (2년) : 핵심기술을 기반으로 벤처창업과 사업화를 위한 대량생산, 표준화 기술 개발/항암제 및 종양표적 박테리아 병합치료 심화기술 개발 및 기술이전. ◼ 3차년(2022년)까지 연구소 기업을 설립하고, “암 치료용 유해 활성산소 제어 나노 입자”의 상용화를 위해 창업 기업에 원천기술을 이전할 예정 ◼ 4차년(2023년)까지 창업기업의 가치를 높이기 위해, 개량기술에 대한 연구 및 IP 포트폴리오를 확장하고, 개량기술의 사업화를 위하여 추가 기술이전을 수행할 예정 □ 활용계획 및 기대효과(응용분야 및 활용범위 포함) ◼ 본 기술의 상용화를 위해 1) 임상연구 진행단계와 절차, 2) 임상시험 승인절차를 확인하여 본 사업 이후(2024년~)에 실질적인 수익 및 일자리를 창출하기 위한 노력을 수행할 예정임. ◼ 항암 병합요법의 플랫폼이 완성될 경우 다양한 암종에 적용할 수 있음 => 응용 범위 확대, 높은 가치 창출, 연구 활성화의 선순환 도출 (출처 : 요약문 3p)

• 연구책임자 : 박인규
• 주관연구기관 : 전남대학교
• 발행년도 : 20221200
• Keyword : 1. 산소발생 나노입자;방사선치료;면역치료;암 저산소증;활성산소종; 2. Oxygenic nanoparticles;Radiation therapy;Immunotherapy;tumor hypoxia;Reactive oxygen species;

◻ 연구개발 목표 종양신호(oncogenic signal)와 암 대사 특이성을 매개하는 타겟 2종 이상을 발굴하고 이에 해당하는 유효물질(hit) 2종을 도출한다. 예비연구를 통해 검증된 타겟인 PPARδ에 대한 길항제 유도체를 개발하고 RORβ 포함한 신규표적의 종양신호전달과 암 대사 특이성을 매개하는 기전을 규명한다. 아울러 본 과제 수행을 통해 암 대사 특이성을 제어하는 차세대 항암제 개발을 위한 플랫폼을 구축한다. ◻ 연구개발 내용 ○ 종양신호전달과 암 대사 특이성 분석 - 암세포에서 KRAS 신호증강이 암 대사에 미치는 영향과 기전을 규명하고 논문으로 발표함 ○ 암 세포의 약물 및 에너지-대사 스트레스 적응기전 규명 - 약제에 의해 유발되는 macropinocytosis가 약제내성기전으로 작용함을 확인하고 약제내성을 극복할 수 있는 표적을 발굴하여 임상적 검증을 수행하고 결과를 논문으로 발표함 ○ 종양신호에 따른 신규표적유전자가 에너지대사에 미치는 영향 분석 - 종양신호 KRAS 활성화에 의해 증가된 핵수용체 COUP-TFII가 LDHA 발현과 lactate에 의한 세포성장효과를 규명함 ○ 종양신호에 따른 신규표적유전자가 암 세포의 대사 스트레스 적응에 미치는 기능 규명 - KRAS 활성 암세포가 에너지 대사스트레스 적응기전으로 TFEB에 의한 macropinocytosis 작용을 함을 규명하고 논문으로 발표함 ○ 약제 내성 암세포에서 PPARδ 길항제의 유효성 평가 - PPARδ 길항제인 DN205835가 약제 내성 간암에 효과가 있음을 증명하여 특허출원함 ○ 항암제 표적으로서 신규핵수용체 (RORβ, ERRs 등) 검증 - 간암세포에서 핵수용체 ERRγ가 증가됨을 확인하고 ERRγ 역작용제 DN200434가 약제내성 간암에 효과가 있음을 규명하여 특허출원, 기술이전함 - 약제내성 간암에서 ERRγ가 증가되어 있으며, ERRγ 역작용제 DN200434가 ferroptosis를 증가를 통해 약제내성을 극복함을 밝히고 논문 투고함 ◻ 활용계획 및 기대효과 ○ 기술이전을 통한 사업화: 도출된 유효물질에 대한 기술이전과 이전기관과 공동연구를 통한 후보물질 도출 및 사업화 ○ 전임상 진입: 임상진입이 유망한 후보물질에 대한 전임상 진입 ○ 후속연구를 통한 선도물질 최적화 및 후보물질 도출: 본 과제를 통해 개발된 유효물질에 대해 범부처 신약개발 전주기 사업 등과 같은 신약개발 후속연구개발 사업을 통한 후보물질 도출 ○ 암 대사 특이성 표적 발굴과 유효성 평가를 위한 플랫폼 구축: stable isotope를 이용한 metabolic flux기법 확립과 종양미세환경을 고려한 in-vivo 모델 구축 ○ Drug repositioning을 통한 적응증 확대 - PPARδ 길항제, ERRγ 역작용제 신규화합물을 대상으로 지방간질환을 비롯한 대사질환에 대한 약효성을 평가하여 신규 적응증 확보함 (출처 : 요약문 3p)

• 연구책임자 : 박근규
• 주관연구기관 : 경북대학교
• 발행년도 : 20220500
• Keyword : 1. 종양신호전달;암 대사;약제 내성;핵수용체;신약 재창출; 2. oncogenic signaling;tumor metabolism;drug resistance;PPAR-delta;ERR gamma;nuclear receptor;DN200434;drug repositioning;

Ⅲ. 사업 내용 및 수행결과 1. 대표적 정량적 사업성과 ▪ 실험동물용 방사선 조사기 이용 연구지원(목표: 250건, 실적: 252건) ▪ 소동물용 X선 광학영상촬영장비 활용(목표: 110건, 실적; 112건) ▪ 동물실험윤리위원회 심의 진행 및 승인된 동물실험 수행(목표: 145건, 실적: 148건) ▪ 효과적인 동물실험 지원 - 시설적 지원(목표: 260건, 실적: 389건) - 기술적 지원(목표: 40건, 실적: 41건) ▪ 동물실험 수행 연구자 대상 관련 교육 실시 – 이용자교육(목표: 20건, 실적: 42건) - 동물실험윤리교육(목표: 50건, 실적: 82건) 2. 대표적 정성적 사업성과 ▪ 한국원자력의학원 내 동물실험진행 총괄(관련 법규 준수) ▪ 실험동물 사육 최적화 및 연구결과 신뢰성 증진을 위한 사육환경 유지 ▪ 방사선의학 연구 위한 실험동물 모델 구축 ▪ 실험동물센터 온라인 신청시스템 운영 ▪ 실험동물센터 온라인 사육현황시스템 운영 ▪ 방사선특화동물시설 운영관리 (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 이민영
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20220200
• Keyword : 1. 방사선;실험동물;특정병원균부재;동물모델;동물실험윤리위원회; 2. radiation;laboratory animal;specific pathogen free;animal model;IACUC;

□ 연구개발 목표 및 내용 ■ 최종 목표 • 수차례의 파단에도 재치유가 가능한 초분자형 고분자 네트워크의 자가치유 현상을 동역학적 관점에서 규명하고 그 원리를 확립하여 자가치유 현상에 대한 근원적 이해를 높임은 물론, 차세대 자가치유 재료개발에 대한 원천 기술 기반을 구축하고자 함. ■ 전체 내용 • 자가치유형 초분자 네트워크는 비공유-동적결합을 기반으로 반복적 치유가 가능하여 집중 조명되고 있음. • 최근에는 자가치유 효율을 결정짓는 요소로 초분자간 결합 강도 못지않게 재결합하기까지의 동적 시간, 즉 분자 사슬의 확산, 완화거동, 분자운동성과 같은 동역학적 움직임이 매우 중요하다는 사실이 밝혀지고 있음. • 특히, 강도를 위한 초분자 네트워크의 결합력은 분자의 동역학적 거동 운동성과 상충 관계에 있어 치유-동역학이 현저히 감소됨. • 이러한 이유로 결합 강도와 분자 운동성이 최적화된 분자구조를 설계해야만 보다 우수한 자가치유형 초분자 네트워크를 구현해 낼 수 있음. 이런 관점에 서, 초분자형 고분자 네트워크 모델로부터 자가치유 현상을 동역학적으로 규명하는 것은 자가치유에 대한 근원적 요구사항임. • 이를 위해 물리적/화학적 구조변수를 갖는 네트워크 모델을 설계 및 제조하고 자가치유 특성을 파악하여 향후 자가치유 동역학 연구의 기틀을 마련함. • 또한 다양한 상태의 초분자형 고분자 네트워크들의 분자 동역학적 거동을 동적 점탄성 거동(DMA/Rheometer), 고체 핵자기 공명 분광법(solid-state NMR), 광자 상관 분광법(PCS)을 이용하여 분석하고 자가치유 현상에 접목하여 초분자형 고분자 네트워크의 자가치유 거동을 이해함. • 더 나아가, 형광분광법(fluorescence), 유전률완화분광법(DRS)을 이용하여 두께(마이크로~나노)에 따른 자가치유 특성과 분자 동역학을 고찰함. □ 연구개발성과 • 초분자형 고분자 네트워크 제조 및 이들 구조가 자가치유에 미치는 영향을 파악하고, 기계적, 자기적, 광산란적 기법을 이용하여 벌크 형태의 초분자형 고분자 네트워크가 용융, 고체, 액체 등 상태일 때의 각각의 자가치유 동역학을 해석하고 이와 관련된 자가치유 원리를 이해함. • 더 나아가 초분자형 고분자 네트워크를 제조하고 형광-분광학적, 전기적 기법을 이용하여 자가치유 동역학을 해석함으로 자가치유 원리를 이해함. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 • 자가치유 재료는 자체 균열을 감지하여 치유하는 지능형 소재로, 화학, 기계, 항공, 자동차, 조선, 전자, 전기, 건축, 우주 등 산업 분야 및 하이테크 응용 분야에 큰 수요가 예상됨. • 수차례의 빠르고 완벽한 치유가 자가치유 재료 개발의 가장 큰 키워드라는 점에서 본 과제에서 목표로 하고 있는 초분자형 고분자 네트워크의 자가치유 현상에 대한 동역학적 이해가 성공적으로 이루어진다면, 다양한 산업에 적용할 수 있는 기틀을 마련 할 수 있어 국내 소재 원천기술을 선진국 수준으로 끌어올릴 수 있을 것으로 기대됨. • 아울러, 향후 진일보한 자가치유 재료를 개발할 수 있는 초석이 되어 자가치유 재료 및 시스템 개발에 대한 포괄적 역량을 높일 수 있을 것으로 판단되며 가치가 매우 크고 거의 모든 산업 및 재료에 적용될 수 있는 과학기술이라는 점에서 인류의 생활양식에 새로운 패러다임을 불러일으킬 것으로 예상됨. (출처 : 요 약 문 2p)

• 연구책임자 : 정재우
• 주관연구기관 : 숭실대학교
• 발행년도 : 20220600
• Keyword : 1. 자가치유;초분자형 고분자 네트워크;고체핵자기공명 분광분석;동적기계 거동분석;나노구속환경; 2. Self-healing;Supramolecular Polymer network;Solid-State Nuclear Magnetic Resonace;Dynamic Mechanical Analysis;Nanoconfinement;

□ 연구개요 ● 본 연구과제의 궁극적인 목표는, 통합 방법론 (integrative approach)을 기반으로 (1) NPC 및 핵막를 통해 일어나는 HPV(인유두종 바이러스)의 다이내믹한 감염 과정을 분자수준에서 규명한다. HPV 감염의 다이내믹한 복잡성을 고려하여 물리학 / 화학 / 생명과학 / 의과학 / 계산 과학적 방법을 아울러 여러 다양한 데이터를 통합적으로 적용한다. (2) 위에서 얻어진 연구 결과를 다른 바이러스의 감염과정 규명에도 확장하여 독창적인 생물학적 발견과 이해, 그리고 의학적 진단과 질병퇴치의 토대가 되도록 한다. ● HPV의 세포핵 내부 감염 과정을 분자 수준에서 좀 더 자세히 알게 되면, 이는 궁극적으로 바이러스의 감염을 막는 antiviral therapy의 개발에 중요한 밑거름이 된다. 이는 기존 예방 백신의 영역 밖인 바이러스의 핵막/NPC를 통한 유전정보 전달과정을 막는 새로운 치료용 백신 및 치료제 개발에 대한 토대를 제공한다. □ 연구 목표대비 연구결과 ● 대표적인 Viral System중의 하나인 HSV-1의 Self-assembly에 관한 리뷰 논문을 비롯하여 총 4편의 논문을 발표하였다. (1) 기존에 알려져 있거나 새롭게 생성되는, 대용량의 생명 정보 및 실험 데이터를 물리/화학/생명/계산과학 등 학문의 경계를 넘어, 통섭/통합적으로 아우르는 보편적인 integrative approach를 개발 및 확장시켜왔다. (2) SAXS 장비 실험실 셋업 및 최적화 작업: ● NPC 구성 단백질들이 HPV Capsid-Importin 복합체와 어떻게 상호작용을 하는지를 명확히 규명하기 위해 Small angle X-ray scattering (SAXS) 실험을 준비하였다. ● SAXS 실험을 위해 Xenocs Nano-inXider라는 in-house SAXS 장비를 본 연구실에 2019~2020년에 구축하였고, preliminary data를 얻기 위한 최적화 작업을 진행하였다. (3) Cryo-EM 최적화 작업: ● Cryo-EM / Tomography 를 이용해서 importinβ—capsid 복합체가 실제 NPC의 cytoplasmic filament에 도킹하는 과정을 관찰하기 위해 세포를 배양하고 급속동결 후 세포핵과 NPC를 관찰하는 실험을 진행하였다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ● 현재 시판 중인 예방 백신 (가다실, 써바릭스, 가다실 9)은 중화 항체를 생성 하여 HPV 감염을 막는 방식으로서, 모든 type 의 HPV 를 예방할 수는 없다. HPV의 세포핵 내부 감염 과정을 분자 수준에서 좀 더 자세히 알게 되면, 이는 궁극적으로 HPV의 감염을 막는 antiviral therapy의 개발에 중요한 밑거름이 된다. 이는 기존 예방 백신의 영역 밖인 HPV의 핵막/NPC를 통한 유전정보 전달과정을 막는 새로운 치료용 백신 개발에 대한 토대를 제공한다. - 의학적으로 중요한 antiviral 치료제의 개발에 적용되면 궁극적으로 병원, 제약회사, 바이오 벤처 회사 등에 기술 이전 및 사업화가 가능하다. 현재 치료용 백신은 ‘바이오리더스’, ‘제넥신’ 등 국내 제약사들이 임상 연구를 진행하고 있어, HPV 감염 과정을 규명하면 이러한 국내 바이오벤처 회사 등에 기술 이전을 통한 사업화가 용이하다고 본다. - 향후 국내외에 이와 관련한 새로운 연구센터를 설립할 수 있고, 다른 바이러스 (HIV, Zika, Ebola 등)의 NPC를 통한 감염과정으로 확장하여 의학적 진단과 질병 퇴치에 크게 공헌할 수 있다. ● 본 연구는 학제 간의 장벽을 넘어 생물, 물리, 화학, 계산과학 등 여러 학문분야의 융합을 통해 새로운 영역을 개척하는 다학제적 연구이다. - 기존 학계에서 단편적으로 물리/화학/생명/계산과학 학문영역의 인위적인 분류를 따라 유통되거나, 개별적으로 database에 저장되어 왔던 '생명 정보' 및 '실험 데이터'들을 통합적으로 사용하게 됨으로써, 데이터 통합과정을 통해서 얻은 최종 결과물의 효율성, 정확성, 해상도, 그리고 완결성을 극대화한다. - 기존의 이론의 틀에서 벗어나 실용적 문제 해결 능력을 갖춘 연구자를 배출하여 학계 및 산업계에 경쟁력 있는 인력을 키워낼 수 있다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김승중
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20221200
• Keyword : 1. 통합 방법론;계산 생물학;핵공막 복합체;바이러스 감염;저온 전자현미경; 2. Integrative approach;Computational Biology;Nuclear Pore Complex;Viral Infection;Cryo-Electron Microscopy;

□ 연구개요 국내에서는 제비꽃속 식물의 여러 종류를 특산, 희귀, 멸종위기야생식물 및 적색목록 등과 같은 국내 주요 식물 자원으로 구분하고 있음. 하지만 대부분 분류군간 형태적, 생태적, 생식적 변이가 매우 심해 이에 대한 많은 분류학적 연구가 진행되었음에도 불구하고, 현재까지도 실체가 불분명한 분류군들이 많이 존재하고 있음. 특히 국내 주요 식물로 구분되고 있는 종류에 대한 연구는 매우 미비하여 이에 대한 재검토 및 기초 정보의 축적이 필요한 실정임. 따라서 본 연구는 국내 주요 식물자원인 제비꽃속 식물의 엽록체 게놈 및 핵DNA 45S rRNA지역에 대한 염기서열을 분석하여 분류군간의 유전적 차이점을 입증하고, 이를 기초로 DNA 바코드 구간 및 마이크로새털라이트 마커 등 종간 구별을 위한 정보를 발굴함으로서, 국내 주요 식물자원에 대한 적극적인 관리 및 보호 전략을 구축하는데 유용한 자료를 제공하고자 수행됨. □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구는 국내에 분포하는 제비꽃속 식물 중 특산, 희귀 및 멸종위기식물, 적색목록으로 구분되는 종류의 식물 목록을 재정리하고, 이 결과를 바탕으로 각 분류군의 유전적 차이점을 입증하여 종간 구별을 위한 유용한 정보를 발굴하는 것이 최종 목표임. 그 결과 화엄제비꽃, 섬제비꽃, 여뀌잎제비꽃 등 3분류군은 오동정이거나 실체가 없는 것으로 확인되어 국내 주요 제비꽃속 식물은 총 11분류군으로 재정리되었음. 이 중 북한 분포종인 장백제비꽃과 갑산제비꽃 등 2종류를 제외한 나머지 9분류군에 대한 NGS 분석을 수행함. 엽록체 유전체의 구조는 모두 일반적인 엽록체 구조와 동일하였으며, 크기는 156,507-158,162 bp의 범위로 나타남. 또한 각 게놈의 유전자 수는 77개의 coding gene, 30개의 tRNA, 그리고 4개의 rRNA로 동일하였으며, G+C함량은 36.2-36.3%의 범위로 모든 분류군에서 거의 유사하였음. 핵DNA의 45S rRNA 길이는 5,874-5,895 bp의 범위였고, 18S rRNA와 5.5S지역의 길이는 모든 분류군이 동일하였음. 각 분류군의 염기서열을 이용하여 nucleotide diversity (Pi)값을 분석한 결과, 엽록체 게놈에서는 총 11개 유전자 구간이 상대적으로 높은 Pi값을 보였고, 이 중 3개 지역(petA-psbL, ndhF-ccsA, ccsA-ndhD)의 parsimony informative sites (PICs) 비율이 2.5이상이었으며, 핵DNA의 45S rRNA에서는 ITS지역의 Pi값이 높았음. 10bp 이상의 simple tandem은 각각의 분류군에서 37-66개로 확인되었고, 이 중 4개 지역(rpl16, trnH-psbA, trnR-atpA, petN-psbM)이 종간 변이를 가장 많이 포함하고 있었음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 본 연구를 통해 확보된 염기서열 정보는 국내 주요 생물자원의 주권 확보를 위한 유전식별 자료로 활용할 수 있을 것임. 개발된 종 특이적 분자 마커는 제비꽃속 식물의 유연관계 및 분류군의 위치를 명확하게 구명하는데 유용하게 사용될 수 있을것으로 판단됨. 뿐 만 아니라, 다량의 샘플을 구하는 것이 매우 어려운 특산식물, 희귀 및 멸종위기식물, 적색목록과 같은 국내 주요 종의 보존 전략을 수립하는데 필요한 유전 정보를 제공함으로서 이러한 종류를 증식 및 보존·복원하고 국가 자원으로 활용하는데 매우 유용하게 사용될 것으로 예상됨. 또한 관상용으로써 새롭게 개발될 신품종을 위한 고유 마커 개발의 수단으로 이용되어 경제적 이익을 창출 할 수 있는 종·품종의 식별 및 권리 보호 등에 적용할 수 있을 것으로 기대됨. 나아가 본 연구에서 사용된 분류군의 방대한 염기서열 정보는 NCBI의 GenBank에 공개함으로써 많은 중견 연구자 및 신진 연구자들의 연구에 유용한 기초 자료로 활용되고자 함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 유기억
• 주관연구기관 : 강원대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 제비꽃속;엽록체;핵;DNA바코드;마이크로새털라이트; 2. Viola;Chloroplast;Nuclear;DNA barcode;Microsatellite;

□ 연구개요 CT를 사용한 골진단의 과도한 방사선 노출을 줄이기 위해, 2차원 단순 방사선 영상만을 사용한 3차원 골진단 기술을 개발하였다. 세부적으로는 라플라시안 편집기법을 활용해 3차원 경비골 재건 모바일 어플리케이션을 개발하였으며, 임상연구를 통해 유효성을 입증하였다. □ 연구 목표대비 연구결과 연구계획 단계에 크게 2가지 목표가 있었다. 첫째는 통계형상 모델의 개선을 통한 3차원 재건 정확도 향상이고 둘째는 해당 기술을 사용한 의료기기 개발이다. 본 과제에서는 환자의 골 변형 분포를 정확하게 표현하는 통계형상모델의 생성기법을 개발함으로써 첫째 목표를 달성하였다. 세부적으로는 곡률에 정렬된 점 분포모델을 사용해 적은 수의 점으로도 곡면을 표현하고 대응하는 점들의 위치를 결정할 때 라플라시안 제한조건을 사용해 유사한 곡면끼리 대응하도록 함으로써 통계의 정확도를 높였습니다. 또한, 이 기술을 의료진이 임상시험을 수행할 수 있는 수준의 모바일 어플리케이션 의료기기로 개발하여 두 번째 목표를 달성하였다. 분당서울대병원 정형외과 의료진은 해당 의료기기를 사용해 임상시험을 진행하였고, 결과적으로 경비골 염전각 진단에 유효한 기술임을 입증하였다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 본 연구는 최종적으로는 신의료기술로 인정받아 국민건강보험의 수가를 받는 의료기기를 개발하는 것을 목표로 하고 있다. 본 연구과제에서 개발한 기술과 임상시험 결과는 기존의 EOS제품을 대체할만한 유효성을 보이지만, 실제 의료현장에서 의료기기로 쓰이는 기술과는 차이가 있다. 이 차이는 기술의 정확도를 떠나서 병원의 상업적 이득유무, 의료진의 기술에 대한 신뢰도 등 기술 외적인 부분도 크게 작용한다. 본 과제의 영리 연구기관인 ‘디딤’에서는 2023년도까지 의료진 누구나 엑스레이 자료를 입력해 3차원 재건 결과를 확인해 볼 수 있는 온라인 플랫폼을 개발하고 있으며, 이 플랫폼을 통해 의료진들은 직접 본 기술의 유효성을 검증하고 사용해 보는 기회를 갖게 될 것이다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 윤기범
• 주관연구기관 : 디딤
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 통계형상모델;3차원 재건;라플라시안 제한조건;경골 염전각;방사선 노출; 2. Statistical Shape Model;3D reconstruction;Laplacian constraint;Tibial torsion;Radiation exposure;

□ 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;