□ 연구개요 본 연구과제에서는 딥러닝 알고리즘의 CT영상 화질 개선 능력을 전 임상 단계에서부터 평가하고 알고리즘을 수정 보완한 이후, 임상 영상에서의 평가와 함께 최종적으로 실제 임상 환경에서 적용 가능함을 보이고자 함. □ 연구 목표대비 연구결과 • 최초 연구계획서에서 제시한 것처럼 총 4편의 논문을 작성함. - 현재 2편의 SCI 논문 출간, 1편의 논문은 SCI Journal에 accept 됨. - 1편의 논문은 SCI journal에 submission 함. • 연구 개시 당시 가장 최신의 알고리즘인 ADMIRE와 비교하여 열등하지 않거나 우월함을 phantom study와 저선량 복부 CT에서 입증함. • 연구 도중 발표된 Deep learning기반의 Reconstruction 알고리즘인 TrueFidelity와 비슷한 성능을 가질 수 있도록 추가로 공동연구를 수행하였으며 비교할만한 성능을 보임을 phantom study에서 입증함. • 3차년도 연차 계획서에서 복부가 아닌 다른 부위에서 적용가능성을 평가하기로 함. Simulated low dose cardiac CT 영상 data를 확보하였고 이 영상자료를 딥러닝 알고리즘을 이용하여 화질을 개선해놓은 상태임. • 최초 연구계획서에서 제시한 실제 환자군에서 저선량 CT의 진단능을 평가하기 위해 일반 CT의 25% dose (일반 CT: 8mSv, 저선량 CT: 2mSv)인 저선량 복부 CT 자료와 이보다 낮은 선량의 simulated low dose CT (0.5 mSv) 영상을 확보하였고 각각 FBP 와 IR기법으로 재구성함. 신진 연구를 통해 우리가 개발한 딥러닝 알고리즘이 IR기법과 비교하여 다소 우수한 성능을 보임은 확인하였으나 기존 IR기법보다 최종 진단능에서 앞서기 위해서는 더욱 알고리즘을 개선할 필요가 있어 추가 연구를 진행하고 있음. 현재 0.5 mSv 영상에서 화질을 획기적으로 개선시킨 상태까지 진행되었으나 일부 인공물과 관련되어 추가 알고리즘을 수정 중임. □ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) • 기존의 화질 개선 알고리즘은 기기에 종속되어 있고 최신의 CT 기기에서만 활용 가능하였으나 본 연구를 통해 개발하고 입증한 영상기반의 알고리즘은 CT 기기와 상관없이 CT 영상의 화질 개선이 가능하여 구형 CT 기기에 대한 신규 시장을 창출함. • COVID-19 환자의 진단 및 치료평가에 CT가 널리 이용되고 있으며 저선량 CT검사가 추천되고 있으나 구형 CT기기에서는 활용할 수 없었음. 본 연구에서 입증한 영상기반의 화질 개선 알고리즘을 활용할 경우 구형 기기에서도 저선량 CT 영상 구현이 가능하여 전체 인류에 대한 방사선 위험성을 감소시키는데 기여할 수 있음. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 장원
• 주관연구기관 : 분당서울대학교병원
• 발행년도 : 20210300
• Keyword : 1. 전산화 단층 촬영;인공지능;저방사선량;딥러닝; 2. Computed Tomography;Artificial Intelligence;Low radiation dose;Deep learning;

□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 The aim of this study is to identify a new mechanism with a directly retrograde factor for the DNA damage response under genotoxic environment by mitochondrial fission. ○ 전체 내용 ☞ Mitochondria fragmentation significantly decreased γ-H2AX accumulation under genotoxic environments ☞ The uncompleted γ-H2AX accumulation results from the response to defect in ATM signal in mitochondrial fission cells. ☞ Together, diabetes mimic-condition induced-mitochondrial fission destroyed DNA damage whereas releasing from high glucose restored the amount of γ-H2AX. □ 연구개발성과 Here, we report that the ablation of mitochondrial fusion causes a defect of ATM phosphorylation-dependent signaling in response to DNA damage. Mechanistically, we found that the interaction between mitochondrial fusion machinery (MFN1 and MFN2), Sab (or SH3 binding protein 5-SH3BP5), and JNK are required for JNK activity and nucleus translocation and the subsequent engagement of JNK activation-tethered ATM phosphorylation-dependent DNA damage response. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 - 1st Year: Regulation of DDR by mitochondria dynamics under genotoxic environments - 2nd Year: Molecular mechanisms on the cross-talk between mitochondria dynamics and DDR - 3rd Year: Its physiological role in high glucose-induced mitochondria fragmentation model Evaluate the physiological relevance in the DDR. (source : 요약문 2p)

• 연구책임자 : NGUYEN THI KIM OANH
• 주관연구기관 : 아주대학교
• 발행년도 : 20210700
• Keyword :

□ 연구개발 목표 차세대소형위성1호 우주환경관측 과학탑재체 ISSS의 운용과 자료 활용 연구를 수행하는 것이 최종 연구 목표이며, 이를 위해 ISSS 탑재체 운용 시나리오 생성, 관측자료 수신, 전처리 및 자료배포 시스템 구축/운영하고, 관측 자료를 이용하여, 주요 관측대상에 대한 학문적 분석 연구를 수행한다. 더불어, ISSS 활용위원회의 운영, 관리를 통해 국내외 우주과학 연구자들의 ISSS 자료 활용 활성화를 지원하고 공동연구를 수행한다. □ 연구개발 내용 ◎ 차세대소형위성1호 과학탑재체 ISSS의 운용 ▷ 차세대소형위성1호의 궤도와 위치를 고려한 ISSS 운용 시나리오 생성 및 전달 ▷ 관측자료 수신이후 세부 탑재체별 자료 분류 및 전처리 소프트웨어 작성 ▷ 자료배포를 위한 관측자료 표준화 및 자료배포 서버 구축/운영 ◎ 우주환경관측 과학탑재체 ISSS 자료 활용 연구 ▷ 주요 관측/연구 대상인 마이크로버스트 (Microbursts), 버블 (Bubble), 블롭 (Blob), Positive 혹은 Negative Storm 등에 대한 과학분석 연구 수행 ▷ 동시관측이 가능한 해외 미션 자료와 연계한 분석 연구. 우주방사선 폭풍의 경우 RBSP, THEMIS, 및 ERG와의 연계분석. 이온층 폭풍 관측의 경우 SWARM, DMSP, 및 C/NOFS 위성과 자료 교환을 전제로 연계분석 공동연구 수행 ◎ 우주환경관측 과학탑재체 ISSS 자료 활용 지원 ▷ 국내외 과학관측 자료 활용을 위한 사용자 매뉴얼 (ISSS User’s Manual) 작성 및 배포 ▷ ISSS 활용위원회를 중심으로 사용자 그룹을 형성하고, 근지구우주환경 워크숍과 우주과학회 및 국제학회를 통해 ISSS 관련 발표와 활용 논의 ▷ 국내외 ISSS 사용자의 자료 활용 (자료사용 및 분석 소프트웨어) 지원 □ 활용계획 및 기대효과(응용분야 및 활용범위 포함) 우주방사선 폭풍관련 관측자료 활용의 경우 극궤도 관측이라는 장점을 살려, 해외 미션과의 연계연구가 기대되며, 국내 RBSP 자료수신과 정지궤도복합위성의 우주 기상 탑재체와의 연계연구로 우주환경연구의 선진화를 도모하며, 이온층 폭풍자료의 경우 국내에 설치된 Coherent Scatter 레이더의 관측 자료와 연계하여 이온층 폭풍의 결과로 형성되는 중위도 지역의 이온층 교란연구에 이해수준을 심화할 수 있을 것으로 기대. (출처 : 요약문 3p)

• 연구책임자 : 유광선
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20210600
• Keyword : 1. 우주환경;우주폭풍;우주방사선;이온층;플라즈마;소형위성;고에너지 입자;자기권; 2. space environment;space storm;space radiation;ionosphere;plasma;small satellite;hjgh energy particle;magnetosphere;

□ 연구개요 The second-year work is devoted to a) acceleration of the fixed-point iteration algorithm; b) validation, verification and sensitivity analysis of the MPCORE multi-physics code; c) calculation of the control rod ejection accident (REA) for full-core benchmark; d) coupling of the CTF thermal-hydraulics code; and e) analysis of the global truncation error. □ 연구 목표대비 연구결과 Overall, by the end of the second year the research project completeness is about 75%. 1. Development of the FRAPI module (100%) 2. Sensitivity analysis of the FRAPI models (100%) 3. Development of the time marching scheme (100%) 4. Development of the core multi-physics module (100%) 5. Development of the JFNK1 solver (100%) 6. Analysis of the JFNK1 efficiency (50%) 7. Conjunction of multi-physics and time marching modules (100%) 8. Development of the PCA-based fixed-point search algorithm (50%) 9. Analysis of the accuracy of the integrated multi-physics model (80%) 10. Development of the global truncation error estimation algorithm (40%) 11. Improvement of the multi-physics code efficiency (10%) 12. Verification of the developed multi-physics code (80%) □ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) Overall, the second-year research is focused on the analysis of computational performance and acceleration of the multi-physics coupling algorithm, as well as on the verification of the multi-physics results. There are several major changes of the initial second-year research plan: 1) Jacobi-Free Newton Krylov (JFNK) method experiences divergence due to large numerical errors from the derivative calculation, hence the method has been replaced on the more robust Anderson’s acceleration approach; 2) the multi-physics pin-by-pin transient simulation shows about two-three iteration per step are required to solve the non-linear equation withing each time step; therefore, the Principal Component Analysis (PCA) acceleration method for transient acceleration has been decided to be excessive and has not been implemented; 3) calculation of LOCA accident have been postponed to the next year due to extensive analysis of the REA case and verification of the multi-physics code; 4) the global truncation error analysis was implemented for a point neutron kinetics equation only; the implementation of the global error analysis algorithm for the multi-physics code obstacles the lack of adjoint equation solver for linearized multi-physics system; 5) a multiple-step selection method has been developed in order to accelerate the time integration routine. (source : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : Cherezov Alexey
• 주관연구기관 : 울산과학기술원
• 발행년도 : 20210300
• Keyword : 1. 과도 상태 해석;압축코드 개발;다물리;다물리 해석; 2. REA;PCA;multiphysics;

▢ 세포주 및 동물모델을 이용하여 저선량 및 저선량률 방사선에 의한 생체 영향 확인 및 기전 연구 수행 ○ 저선량률 chronic exposure (3.4mGy/h)그룹이 고선량률 조사 (50.9Gy/h) 그룹보다 정자의 생성 및 기형률에 더 많은 피해를 준다는 사실을 확인함 ○ 생쥐 소장에서 저선량 방사선에 의해 발현이 유도되는 G6PC2와 MUC6가 저선량 방사선 (100mGy 이하) 특이적으로 발현이 유도됨을 확인함 ○ 저선량 방사선 생체 영향 연구를 위해, extracellular vesicle의 분리 조건 및 검증조건을 확립함 (출처 : 요약서 3p)

• 연구책임자 : 이창근
• 주관연구기관 : 동남권원자력의학원
• 발행년도 : 20210100
• Keyword : 1. 저선량 방사선;선량률;고환;세포바깥소포체; 2. low-dose radiation;dose-rate;testis;extracellular vesicles;

Ⅳ. 연구개발결과 세부 목표 - 국내 최고 수준 방사선 치료 MC 시물레이션 결과값 도출 주요 성과물 - TOPAS, FLUKA 기반 헬륨 입자 빔 에너지 결과 값 확보 세부 목표 - 시뮬레이션을 바탕으로한 논문 생성 주요 성과물 - PTcoG, JKMS 세부 목표 - CNAO와의 MOU 체결 및 국제 공동연구 추진 주요 성과물 - MOU 체결 완료 세부 목표 - 실내 대기환경 측정을 위한 테스트 챔버 구축 주요 성과물 - Particle 챔버 제작 완료, 방사선 차폐 챔버 제작 완료 세부 목표 - 실내 대기환경 측정을 위한 통합 센서 모듈 제작 주요 성과물 - 통합 센서 모듈 제작 완료 및 연동 테스트 세부 목표 - 데이터 전송률 90% 이상의 웹기반 모니터링 시스템 개발 주요 성과물 - 데이터 전송률 만족, 모니터링 시스템 개발 완료 세부 목표 - 실내 대기 환경 실시간 측정이 가능한 Prototype 제작 주요 성과물 - Prototype 제작 완료 (출처 : 요약문 5p)

• 연구책임자 : 조규성
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20210100
• Keyword : 1. 실내공기질;미세먼지측정;모니터링 시스템;입자치료;빔 시뮬레이션; 2. Indoor air quality;Fine dust measurement;Monitoring system;Particle therapy;Beam simulation;

원전사고 및 방사능 테러 등 다목적 방사능 재난 상황에 대응이 가능한 방사능 영상화 검출기를 개발하기 위해 줌 기능을 구현하기 위한 가변형 콜리메이터와 고해상도 감마선 영상화 검출기를 개발하였으며, 광학 및 열영상 장비와 융합하여 그 성능을 정량적으로 평가함. (출처 : 요약서 3p)

• 연구책임자 : 이학재
• 주관연구기관 : 아라레연구소
• 발행년도 : 20210100
• Keyword : 1. 줌 콜리메이터;모니터링 시스템;감마 카메라;방사선 계측기;방사선 재난; 2. Zoom Collimator;Monitoring System;Gamma Camera;Radiation Detector;Radiation Accident;

1. 감귤 웅성 불임 형질 관련: ① 감귤 교배집단에 대한 웅성불임 표현형 분석. ② 제주재래귤 진귤의 미토콘드리아 유전체 완전 해독. ③ 고밀도 SNP 연관지도 작성. ④ 감귤의 웅성기관 발달 관여 유전자 발굴. ⑤ 웅성불임의 분자기작 이해를 위한 전사체 분석. 2. 감귤 부피 및 과일 크기 형질 관련: ① 감귤 교배집단에 대한 부피 형질 표현형 분석. ② 감귤 부피 현상의 분자기작 이해를 위한 전사체 분석. 3. 감귤 홍피 형질 관련: ① 감귤 교배집단의 과실 표현형 및 유전력 분석. ② 카로티노이드/플라보노이드 생합성 유전자 발굴과 qPCR 프라이머 확보. 4. 제주재래귤의 유전 다양성 분석 관련: ① 제주재래귤의 유전다양성 평가 및 엽록체 기반 In/Del, SSR 마커 발굴. ② 제주재래귤 11종의 엽록체 유전체 완전 해독. (출처 : 요약서 3p)

• 연구책임자 : 김호방
• 주관연구기관 : 바이오메딕
• 발행년도 : 20210200
• Keyword : 1. 감귤;재래귤;과실 형질;분자육종;분자표지; 2. Citrus;Citrus landrace;Fruit trait;Molecular breeding;Molecular marker;

□ 1단계 연구결과: 본 연구진은 1단계 연구에서 다음과 같은 연구결과를 도출하였음. • 정상 및 저산소환경에서 환자 유래 (대장암, 두경부암) 암혈관내피세포의 방사선 민감도가 정상혈관내피세포와 비교하여 높음을 관찰하였으며 이와 관련된 인자들을 발굴함. • 환자 유래 정상 및 암혈관내피세포의 세포 표지 인자 발현에 차이가 있음을 관찰함. • 정상 및 저산소환경에서 정상 및 암혈관내피세포에 방사선을 조사하였을 때 암세포의 방사선 민감도에 영향을 미치는 ECM과 cytokines의 발현양에 차이가 있음을 관찰함. □ 2단계 연구결과: 2단계 연구에서는 1단계 연구결과의 심화 및 응용 연구를 수행함. • 정상 및 저산소환경에서 암혈관내피세포의 방사선 민감도 조절에 관련된 신호전달기전 규명과 암혈관내피세포와 cancer niche 세포간의 상호반응에 기인한 암세포의 방사선 치료 저항성 조절에 관련된 신호전달기전을 규명함. • 암혈관내피세포 특이적 세포 표지 인자, ECM과 cytokine의 기능 규명과 방사선 치료 효능 극대화를 위한 나노전달체 및 생체모사 배양시스템 개발에 필요한 정보를 제공함. (출처 : 보고서 요약서 3p)

• 연구책임자 : 오은택
• 주관연구기관 : 인하대학교
• 발행년도 : 20210100
• Keyword : 1. 방사선 치료;방사선 민감도;암혈관내피세포;상호반응;분할방사선; 2. Radiotherapy;Radiosensitivity;Cancer endothelial cell;Cross talk;Radiation therapy fractionation;

□ 연구의 목적 및 내용 ○ 해충저항성과 연관이 있는 모상체 발달 관련 토마토 돌연변이 선발 및 해충저항성 유전자원 확보 ○ 토마토 모상체 발달 관련 유전자 동정 및 육종에 필요한 해충저항성 분자표지 개발 ○ 전사체 분석을 통한 새로운 모상체 관련 유전자 탐색 및 육종소재로 활용 ○ 감마 방사선을 처리한 돌연변이 집단 구축으로 다양한 농업형질을 가지는 유전자원 확보 □ 연구개발성과 ○ n7242 유전자 지도 작성 줄기에 대부분의 모상체가 없는 n7242 돌연변이 유전자가 염색체 9번에 위치함을 확인하고, 유전자가 존재하는 물리적 거리를 ~250kb 이내로 좁힘. 이 범위내에 있는 유전자의 발현량 비교 및 유전자 시퀀싱을 통해 돌연변이 후보 유전자를 선발하였음. ○ n7242 유전자 분자 마커 개발 유전자 지도 작성에 이용한 마커를 이용하여 n7242와 연관관계가 매우 높은 프라이머를 분자 마커로 개발하였음. ○ WT과 모상체 돌연변이 전사체 분석 KEGG와 MapMan분석을 통해 terpenoid와 지질대사에 관여하는 유전자들의 발현이 n7242 돌연변이에서 감소한 것을 확인함. ○ 돌연변이 집단 구축 및 새로운 돌연변이 선발 다양한 감마선을 조사한 Micro-Tom 종자를 이용하여 돌연변이 집단구축을 위한 감마선의 적정선량을 검정하였음. 방사선 처리된 M2 식물체를 스크리닝하여, 다양한 표현형을 보이는 5개의 돌연변이를 선발하였음. □ 연구개발성과의 활용계획 (기대효과) ○ 우수 연구결과의 선점으로 해충저항성 관련 연구를 선도하고 다양한 관련 유전자원의 확보가 가능함. ○ 모상체 발달에 관련된 유전자의 발현 및 이차대사물질 분석 기술 확립으로 해충저항성 작물 육종에 활용 가능함. ○ 분자표지 개발로 타 작물의 해충저항성 유전자 탐색에 활용. ○ 해충 방제를 위해 사용되는 농약 사용을 줄여 생태교란 및 환경오염을 감소시키고, 작물의 생산 단가를 절감시킬 수 있음. (출처 : 국문 요약문 4p)

• 연구책임자 : 강진호
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20210200
• Keyword : 1. 모상체;분자표지;유전자원;토마토;해충저항성; 2. Trichome;Molecular marker;Genetic resource;Tomato;Insect resistance;