○ 연구의 목적 및 내용 폐암 환자의 효율적인 항암 치료를 위해 종양 미세 환경 조절과 방사선-면역치료를 조합한 병용 치료 기전과 기존 항암 치료의 한계점 및 부작용을 극복하기 위한 약물 병행 치료 방법 및 기전을 연구하고자 함 본 연구에서는 CXCR4의 길항제와 PD-1/PD-L1의 발현조절로써 종양의 미세 환경을 조절하고 방사선-면역치료의 한계 및 부작용을 극복하여 항암 치료 효과 극대화를 하고자 함 CXCR4와 PD-1/PD-L1을 타겟으로 하는 종양 미세 환경 조절이 방사선-면역 치료에 미치는 영향에 대한 연구결과를 바탕으로 간암/폐암 환자의 새로운 치료 방법과 기전에 대하여 제시하고자 함 ○ 연구결과 1. 간암/폐암 세포주 모델에서 CXCR4 길항제의 암세포 성장 억제 효과 확인 - 마우스 간암 세포주 1종, 사람 폐암 세포주 4종 등에서 CXCR4의 길항제인 AMD3100을 처리 하였을 때 암세포의 성장이 약물의 용량 의존적으로 억제되는 것을 호학인함 2. 폐암 세포주 모델에서 CXCR4 길항제와 방사선 병용 처리 시 암세포의 성장 억제 학인 - 사람 유래 비소세포폐암 세포주 4종 (H460, H1299, H1975, HCC827)에서 방사선과 CXCR4 길항제를 0.01ug/ml의 농도로 병용 처리 하였을 때 효율적이고 방사선 조사량에 의존적으로 암세포의 성장을 억제하는 것을 확인함 3. 폐암 세포주 모델에서 CXCR4 길항제와 방사선조사 시 나타나는 유전적 변화 확인 - 사람유래 비소세포폐암 세포주인 H1299과 HCC827에서 방사선 조사 및 CXCR4 길항제 단독 또는 병용 처리 시 나타나는 유전적 변화를 확인함 - Metastasis, apoptosis와 관련된 유전자 92개를 분석하여 약물 및 방사선 조사에 따른 암세포의 성장 억제 조절 관련 유전적 변화를 profiling 함 최종적으로 폐암에서 CXCR4 길항제와 방사선 병용 치료 시 기존의 단독 치료 보다 암세포의 성장 및 전이를 효율적으로 억제 할 수 있음을 확인하고 CXCR4가 폐암 치료에 있어 중요한 타겟으로 작용할 수 있음을 확인함. ○ 연구결과의 활용계획 해당 연구 결과를 바탕으로 방사선 또는 폐암 치료 관련 해외 저널에 논문을 투고 예정에 있음 (출처 : 연구결과 요약문 4p)

• 연구책임자 : 안원균
• 주관연구기관 : 성균관대학교
• 발행년도 : 20200200
• Keyword : 1. 종양미세환경; 2. CXCR4;AMD3100;lung cancer;radiation;tumor microenvironment;PD-1/PD-L1;

Ⅰ 사업 추진 배경 및 기획 경과 1절 사업추진 배경 및 필요성 1. 사업 추진 배경 ￭ 소재·부품·장비 기술 자원화를 통한 무역전쟁 심화 • 소재·부품·장비 산업은 제조업의 허리이자 경쟁력의 핵심요소 – 국내 소재·부품은 제조업 사업체 수의 37.24%, 종사자의 44.53%, 생산액의 48.93%, 부가가치액의 51.64% 비중을 차지하는 주력 기간산업으로 발전 • 외형적으로 높은 성장을 이룩하였으나, 핵심 소재·부품의 높은 해외 의존구조로 인하여 수출규제 시 우리나라 경제에 큰 위협 가능 – 01년 ‘부품·소재전문기업 등의 육성에 관한 특별조치법’ 제정 이후, 양적 성장기반 마련하였지만, 생산 3배, 수출 5배 증가 등 외형이 크게 성장하였으나, 범용제품 위주의 추격형 전략과 압축 성장으로, 핵심 전략품목의 만성적 대외의존 지속, 글로벌 경합도 증가, 부가가치 정체 등 한계 – 소재 산업 관련 가마우지 경제*에서 벗어나 첨단소재 대일 무역역조 해소를 위한 높은 수준으로의 기술 고도화 필요 * 가마우지 경제 : 수출품의 원자재를 일본에서 대부분 수입하는 대한민국의 수출 구조상 문제점으로 인해 수출로 얻는 실질적인 이익을 대부분 일본에 뺏기는 형태 ￭ 빠른 기술혁신과 미래사회 변화에 대응하여 과학기술 자체를 선도형으로 혁신 추진 • 우리나라는 산업화 시기의 기술 공급자적 R&D 구조와 오랜 기간 고착화된 추격형 R&D 체계에서 창의·선도형 R&D 체계로 전환* 중 * 제4차 과학기술기본계획은 추격형 R&D 전략으로는 빠른 기술혁신 및 환경변화에 대응하기 어려운 점을 강조하면서 창의·선도형 R&D 체계로 전환을 미래비전 실현을 위한 과학기술정책방향으로 제시 • 과학기술 자체를 선도형으로 혁신하기 위해서는 고성능 대형가속기 등 인프라 확대 필요 – 세계적으로 대형광가속기의 활용을 통하여 미개척분야에 대한 혁신적인 기술이 창출 – 우리나라는 방사광가속기를 활용하여 세계 최초 물의 특성 규명, 반도체 효율증대 나노패턴 기술 개발 등 선도적 연구성과를 창출 ￭ 주요 선진국은 고성능 대형가속기가 미래유망분야 핵심원천기술 확보에 필수적인 첨단연구 인프라로 인식하고 체계적이고, 선제적 투자 진행 중 • 미국, 유럽 등 주요 선진국들은 중장기 계획을 수립하여 체계적으로 대형가속기를 구축·운영 중 ※ 미국 DOE의 HEP(High Energy Physics), NP(Nuclear Physics) 및 BES(Basic Energy Science), 유럽연합경쟁력이사회 ‘ESFRI’ 중장기 계획(’10∼’20년) 등 • 특히, 방사광가속기를 활용한 반도체·소재·신약개발 등 첨단산업 R&D를 지원 ※ 전 세계 47기(1 GeV 이상) 운영중, 타미플루(스탠퍼드大 방사광가속기(SSRL)) 개발, 인텔/HP는 SSRL, LBNL과 협업, 대만 TSMC社는 세계적 반도체 경쟁력 확보 ￭ 우리나라의 경우 방사광가속기 활용 연구성과가 지속 증대하고 있으나 첨단산업 핵심기술 확보를 위한 방사광가속기 활용수요 대응 한계 노출 • 방사광가속기를 활용한 연구성과 지속 증대 ※ SCI 논문 수/편당 I.F. : ('10) 407건/3.3→('14) 551/4.2→('19) 561건/7.7 ※ '18년 기준 mrnIF가 78.9로 정부 R&D전체 평균 63.83에 비해 월등히 높은 수준 • 빔타임 제공 부족, 산업지원 R&D 전용 빔라인 부재로 산업지원 R&D 수용에 대한 신속한 대응 곤란 – 기 구축 방사광가속기의 신청대비 지원 비율 지속 하락*하고 있으며 특히, 산업체 빔타임 수용률 지속 감소** * 신청대비 지원 비율 : ('17) 52.3%→('19) 50.6% ** 산업체 빔타임 수용률 : ('17) 55.0%→('19) 47.6% ☞ 방사광가속기 활용수요에 대응하고 과학기술 수준 향상 및 산업적 활용도 제고를 위한 고성능 다목적 방사광가속기 구축 필요 2. 시급성 ￭ 핵심 소재·부품의 해외 의존구조 극복을 위한 방사광가속기 구축 시급 • 소재·부품산업은 우리나라의 주력 기간산업*이나 첨단 소재·부품의 경우 일본, 미국, 독일 등 선진국에 의존** * 국내 소재·부품 산업은 제조업 사업체 수의 37.24%, 종사자의 44.53%, 생산액의 48.93%, 부가가치액의 51.64%를 차지(소재부품 종합정보망, www.pmsd.or.kr) ** 특히, 對日 무역적자는 ’01년 △165억 달러 → ’18년 △224억 달러로 장기간 지속(소재·부품·장비 R&D 투자전략 및 혁신대책 후속계획, 범부처, 2020) • 일본은 SPring-8 방사광가속기를 이용한 부품·소재의 연구개발로 반도체 부품 및 장비 강국 유지 ※ SPring-8을 활용하여 반도체용 신산화물재료 평가, 고성능전지재료의 국소구조 해석, 나노 재료평가, 미량원소분석, 재료단면관측, 재료의 불량분포분석 등)에 이용 • 우리나라 경제에 큰 위협을 주었던 일본의 對 한국 수출규제*의 사례를 미연에 방지하기 위하여 핵심 소재·부품의 자립화 시급 * 2019년 7월 1일 일본 경제산업성이 반도체 및 디스플레이 제조 핵심 소재(플루오린 폴리이미드, 포토레지스트, 에칭가스 등)의 수출을 제한 ￭ 미래유망분야 핵심원천기술 확보 및 국가 기간 산업 기술안보에 필수적인 고성능 대형가속기 구축 시급 • 첨단산업기술 확보 및 선도형 기초원천 연구를 위한 고성능 빔라인 구축 필수 – 미국은 1930년대 최초의 가속기를 개발하여 노벨상 수상, 로렌스버클리연구소(LBNL)는 현재까지 관련 분야를 선도 – 방사광가속기를 이용하여 미세구조 분석을 통한 신약, 반도체 분야에서 다양한 성과 창출 ※ 타미플루는 스탠퍼드大 방사광가속기(SSRL)를 활용한 단백질 구조분석의 성과 ※ 인텔, HP는 SSRL, LBNL과 협업, 반도체 소재의 불순물 검사 정밀도를 대폭 향상 ￭ COVID-19 확산과 같은 국가/사회 문제 신속 대응 기술 확보를 위한 인프라 구축 시급 • 인간사회와 자연환경에 대한 재난·재해 위험이 세계적으로 증가하고 있으며 특히 신종감염병의 경우 그 위험도가 매우 높음* * 신종감염병은 미래위험 영향력 측면에서 1위, 발생가능성 측면에서 자율주행 오류, 생활 유해물질에 이어 3위를 차지(빅데이터로 본 미래위험신호 FUTURE SAFETY ISSUE(2019-13호) - 국립재난안전연구원) • 방사광가속기를 통해 단백질 결합구조를 밝혀낸 덕분에 타미플루 개발에 성공하여 신종플루 극복에 기여 ※ 최근 신종감염병이 유례없는 속도로 출현하고 있으며, SARS, MERS, 에볼라, 조류인플루엔자, 지카 바이러스, COVID-19 등 40가지가 넘는 신종감염병이 발견됨에 따라 그 위험성이 커지고 있음(질병관리본부, 2019) ￭ 기구축 방사광가속기 이용 포화 및 성능한계를 극복하고 미래기술 선점에 필요한 고성능 다목적 방사광가속기 구축 시급 • 포항방사광가속기는 1994년 준공 이후 26년간 과학발전에 많은 기여를 하고 있으나 가속기 노후 및 성능한계로 국제 경쟁력 저하 – SCI 논문 편수, 평균 IF, Nature/Science 논문게재 등 연구성과의 양적·질적 확대 • 주요국은 차세대 방사광가속기 신규도입 및 성능향상을 추진 ※ 차세대방사광가속기 추진현황: 스웨덴 MAX-IV(3 GeV), 중국 HEPS(6 GeV), 브라질 SIRIUS(3 GeV) (이상 신규도입), 미국 APS-U(6GeV), 일본SPring-8-II(6GeV), (이상 성능향상) 등 3. 국고지원의 필요성 및 시급성 ￭ 국고지원 요건 • (근거법령) - 기초과학연구진흥법, 과학기술기본법, 기초연구진흥 및 기술개발지원에 관한법 등 • (방사광가속기 관련 정부계획) - 대형가속기 장기 로드맵 및 운영전략(2020.03) - 대형가속기 운영체제 개선방안(2017.02) - 소재·부품·장비 연구개발 투자전략 및 혁신대책(2019.08) ￭ 정부 지원의 필요성 • 소재·부품산업 육성정책, 미래 첨단산업(소재·반도체·바이오) 발전에 따른 방사광가속기 기업수요에 장기적으로 대응 필요 - 현재 대기업 이용 비율이 높으나(70∼80%) 소재부품 관련 중소기업 수요 증가가 예상되어 관련 지원책 마련이 필요 * 세계 반도체시장 ’30년까지 연평균 4.5% 증가, 고부가첨단소재 시장규모 ’20년 242조→ ’30년 411조 증가, 세계 의약품시장 ’30년 1.8조 달러로 확대 예상 - 산업체 이용 활성화를 위해 일반 연구자와 차별화된 산업 지원용 빔타임의 대폭 확대 제공 필요 * 해외 사례 : SPring-8(일본) : 전용 6기(운영), ESRF(유럽) : 전용 4기(구축예정), Aichi(일본) : 산업전용 등 * 빔타임 평균 3일보다 많은 6일 이상을 요구(방사광가속기 이용기업 설문조사결과, ‘19.12월) • 방사광가속기는 국가의 기초과학 강화를 위해서 필요한 공공연구시설이므로 국가의 과학기술 강화를 위해서 정부의 재정지원 역할이 필요 - 생명공학, 재료과학, 화학, 지구과학, 환경과학 등 과학 및 산업분야의 연구개발에 필요한 고도의 연구시설임 - 최근 연구분야의 확대와 이용자수의 증가는 동 시설에 대한 사회적 필요성을 방증하고 있는 결과 - 방사광가속기는 대형 연구시설로 구축비용이 높아 시장에서 생산되기 어려운 서비스 • 사회적으로 고급역량을 보유한 인재들의 지속적인 활용 필요 - 방사광가속기의 설비 및 연구분야에 많은 전문인력들이 배치되어 있고, 이들 인력은 가속기 연구 분야에서 고급역량을 보유하고 있는 인재임 - 현재 국가 경쟁력 제고를 위해 필요한 기존 방사광가속기 시설을 유지하기 위해서는 필수적인 인력이며 이를 꾸준히 지원하고 사회적으로 역할을 할 수 있도록 지원하는 것이 정부의 역할 - 방사광가속기의 관리 운영에 투입할 수 있는 국내 인력은 포항가속기 연구소 인력 외에 대체가 어려움 - 이들 인력은 가속기 건설과정에 많은 역할과 기여 할 수 있어 활용도가 높음 ￭ 국가재정 운용계획 연계 • 국가 GDP대비 R&D예산 세계 1위,* 정부 R&D 30조** 시대에 걸맞는 세계 과학기술 선도를 위한 첨단 R&D 플랫폼을 구축함으로써 국가 브랜드 가치 향상 * GDP 대비 R&D 예산 비중 세계 1위 (4.55%), 전체 R&D 예산 투자규모 세계 5위 ** 2019년 최초로 정부 R&D 예산이 20조 원을 돌파, 기재부에 따르면 2023년에는 30조 원 시대 도래 (출처 : 요약서 23p)

• 연구책임자 : 이기종
• 주관연구기관 : 주식회사 이니씽크
• 발행년도 : 20200500
• Keyword :

ㅇ 연구개요 방사선 노출에 의한 성체와 태아에서의 조혈줄기세포 노화 유도와 조혈생성 변화의 기전을 분석하고 산화적 스트레스와 Wnt 신호전달 조절을 통한 조혈줄기세포의 기능유지와 노화억제 조절기전 분석에 있음 ㅇ 연구 목표대비 연구결과 ○ 반복적인 방사선 조사에 따른 성체 내 조혈줄기세포 및 조혈생성 변화를 분석한 결과 반복적인 방사선 조사는 단일 방사선 조사와 비교하여 조혈줄기세포 내 활성산소 축척 증가와 함께 조혈줄기세포 기능성 저하 및 노화 진행정도를 증진시켰으며 반복적 방사선 조사 후 생쥐는 혈액 내 백혈구, 적혈구 및 혈소판 수치도 감소와 수명이 줄어든다는 것을 확인하였음. ○ 반복적인 방사선 조사가 임신한 생쥐의 태아 내 조혈줄기세포의 발달과 노화에 미치는 효과 연구에서 1.5Gy의 방사선 노출된 임신한 어미 생쥐에서 태어난 자손생쥐는 생후 2달 이내에 모두 사망할 정도로 성체에 비해 태아는 방사선 조사에 보다 민감하게 반응하였으며 1.0Gy의 방사선에 노출된 자손생쥐는 낮은 조혈줄기세포 분포 및 높은 활성산소 축적과 노화인자들을 가지고 있음을 확인하였음. ○ 조건적 유전자적증 동물모델(Wntless conditional knockout 생쥐 등)을 사용하여 방사선 조사에 따른 조혈줄기세포의 기능성 및 자가재생 능력 변화에 대한 기전 연구를 수행한 결과 비록 Wntless knock 생쥐는 골수 내 골 생성 능력은 감소하였지만 조혈줄기세포 빈도 및 조혈생성에는 변화를 보이지 않은 반면 Wntless knock 생쥐의 골수 내 조혈줄기세포는 방사선 노출에 저항성을 보여 활성산소 및 노화인자의 증가가 억제됨을 확인하였음. ○ 항산화제를 활용한 방사선 조사 유도 조혈줄기세포의 산화적 스트레스와 노화 억제 가능성을 연구한 결과 선별된 Caffeic acid 투여는 단일 방사선 조사에 따른 조혈 줄기세포의 활성산소와 노화 억제효과를 보였으며 정상적인 조혈생성 및 수명유지 탁월한 효과를 확인하였음. 반면, 반본적인 방사선 조사에 따른 Caffeic acid 투여는 일시적인 억제효과만을 나타냄을 확인하였음. ㅇ 연구개발결과의 중요성 ○ 단일 및 반복적 방사선 조사에 따른 조혈줄기세포 노화 조절기전을 규명하였으며, 이를 통해 방사선 조사 및 골수이식이 필요한 암환자 치료를 위한 새로운 치료전략을 구축할 수 있는 근거를 확보함. ○ 또한 방사선 유도 조혈줄기세포 노화 조절기전에 caffeic acid 및 Wnt signaling이 관여한다는 것은 증명함으로 임상적 접근 방안을 마련할 수 있는 근거를 확보하였으며, 페놀성 화합물 및 Wnt 저해제 등 다양한 소재의 방사선 유도 조혈줄기세포 노화 억제 특이적 임상적 활용을 위한 기반자료를 확보하였다는 점에서 연구개발의 중요성을 제시함. ○ 주요 연구결과들을 국제저명학술지에 게재함으로써 연구의 신뢰성을 확보하였으며, 새로운 조혈줄기세포 노화 조절제 개발을 위한 과학적 근거자료를 확보하는데 중요한 토대를 마련함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 국성호
• 주관연구기관 : 전북대학교
• 발행년도 : 20200300
• Keyword : 방사선 노출;성체와 태아;조혈줄기세포 노화;조혈생성;면역노화;활성산소;Wnt 신호전달;항산화제;Wntless knock-out 생쥐;

연구개요 상부소화기암 (구강암, 비부비동암, 인두암, 식도암, 갑상선암등)의 암치료를 위한 필수부위 방사선 치료의 적용은 지속적으로 증가하고 있음. 방사선 조사 기법의 발전에도 상부소화기암 방사선 조사 후 발생하는 영구적 삼킴장애 (17%)는 개선되지 않고 있으며, 이로 인한 심각한 합병증 발생 역시 해결해야 할 숙제로 남아있음. 이에 본 연구에서는 방사선 조사로 손상된 상부소화기관의 재생을 위한 주사형 지방줄기세포 치료제를 개발하였음. 본 연구 개발의 주요 내용은 다음과 같음. - 지방유래줄기세포의 구형 cluster 확보 - 카테콜 기반 히알루론산 하이드로겔 세포전달체 제조 - 상부소화기관 방사선 손상 동물모델의 확립 (소동물) - 상부소화기관 방사선 조사후 fibrosis 발생 기전 규명 - 주사형 지방줄기세포 치료 효능 검증 연구 목표대비 연구결과 • 1차년도: 치료재료 및 동물모델의 확립 - hADSC 구형 클러스터의 제조 및 특성분석 완료: hypoxia 조건 확립 - hADSC 구형 클러스터 및 카테콜-히알루론산 하이드로겔의 공배양 조건 확보 - 하이드로겔내 hADSC 클러스터의 증식거동 탐색완료 - Mouse radiation therapy (RT) 모델의 확립 - RT 동물모델의 재현성 검증 완료 • 2차년도: 치료효능 평가 및 fibrosis healing 메커니즘 규명 - RT를 통한 식도 점막 및 근육층내 관련 gene 프로파일링 분석완료 - 식도조직내 hADSC spheroid의 분화 phenotype 확인 - Mouse 식도 점막/평활근 재생의 조직학적 평가완료 - EMT-fibrosis 분자생물학적 메커니즘의 규명검증 - 식도 점막하층의 콜라겐층 분포 및 식도조직내 엘라스틴 재생 검증 완료 • 3차년도: hADSC spheroids/ hydrogel system의 최적화 - hADSC spheroids/cth-HA hydrogel소재의 최적화 완료 - hADSC spheroids/ hydrogel의 식도내 주입후 체내독성 평가완료 (이식주변 macrophage 발현 검증) - RT 동물모델을 통한 2·3차 테스트 검증 및 완료 - 임상 치료 가능성의 평가 연구개발결과의 중요성 • 줄기세포 스페로이드를 이용한 상부소화기관 방사선 손상 재생 치료의 가능성을 밝혀, 현재 난치 영역인 영구적 삼킴장애의 치료 가능성을 확인함. • 조직접착성을 가지며 in-situ gelation이 가능한 카테콜 기반 히알루론산 하이드로겔의 적용은 줄기세포 치료를 필요로 하는 기타장기의 여러 영역에서 효과적 전달법 제시함. • 본 연구를 통한 상부소화기관 방사선 손상 재생 치료용 주사제 개발로 전세계적 광범위한 수요를 통한 경제적, 학문적 효과를 기대할 수 있음. • 상부소화기관 방사선 치료 환자군에서 지방유래 줄기세포 치료제 개발을 통한 사업화 전략이 가능할 것으로 보임. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 정은재
• 주관연구기관 : 서울대학교병원
• 발행년도 : 20200300
• Keyword : 상부소화기암;방사선 치료;지방유래 줄기세포;히알루론산 하이드로겔;방사선 섬유화;줄기세포 스페로이드;조직재생;

주민생활환경의 방사능오염으로 인한 피해를 최소화하기 위한 관련 요소모델을 개발하고 이를 통합하는 의사결정지원을 시스템을 개발하였다. 또한 중대사고관리가 법제화됨에 따라 국내고유의 환경적 특성을 반영한 중대사고 리스크 평가(L3 PSA)를 위한 요소기술을 개발하고, 방사능오염으로 인한 피해 최소화를 위한 대응행위 결정지원시스템, 환경특성을 반영한 L3 PSA 코드활용을 위한 대기확산 및 침적평가모델, 섭취선량평가모델 등을 개발하였다. 원자력 사고를 대비하여 농경환경 방사능오염 관리를 위한 국내 고유 특성을 조사·분석하고 농경환경 방사능오염 관리 핵심요소 기술을 수립하여 의사결정지원시스템인 농경환경방사능오염관리시스템 전산코드를 개발하였다. 대기 침적항 연계 핵종별 토양침적 모델, 연안역 방사능 오염평가를 위한 구획모델과 초기 및 중장기 대응을 위한 통합 방사선환경방호시스템을 구축하였다. 신 방사선 표지물질 개발 및 선량복원 기술 확보, 대규모 사고 대비 피폭여부 신속판독기술 및 일체형 중성자/감마선 혼합방사선장 정량화 기술 개발하고, 기존 선량률 기반의 환경탐사 수준을 넘어 방사능 동시분석 기술과 이를 육상, 수중 및 항공탐사에 적용하여 복합 환경탐사 원천기술을 개발하였다. 시공간별 탐사결과의 시각화로부터 오염 추적이 가능한 환경탐사 통합관리 시스템을 구축하고, 사회 환경 반영 사고 시 중장기 대응행위에 대한 비용분석 정량화 및 콤프턴영상 기술 융합을 통한 방사능오염 탐지시스템을 개발하였다. (출처 : 서지정보양식 157p)

• 연구책임자 : 서경석
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20200100
• Keyword : 1. 방사능오염대응;농경환경;수생환경;방사선회구선량평가;방사선탐사; 2. countermeasure;agricultural environment;aquatic environment;retrospective dosimetry;radiation survey;

□ 연구의 목적 및 내용 • 대규모 방사선 사고 및 테러 대응 피폭선량 신속복원 기술 개발 • 일체형 중성자/감마선 혼합방사선장 정량화 기술 개발 □ 연구개발성과 • 신 방사선 표지물질 개발 및 선량복원 기술 확보 • 대규모 사고 대비 피폭여부 신속판독기술 개발 • 일체형 중성자/감마선 혼합방사선장 정량화 기술 개발 □ 연구개발성과의 활용계획 • 신 방사선 표지물질 • 표지물질 선량을 인체 피폭선량으로 환산하는 알고리즘 및 프로그램 • 현장적용형 선량복원 장비 • 선량복원 실험실간 네트워크 구축 (비상시 선량복원 분산을 통한 속도 효율화) • 방사선테러 용의자 추적용 차량/건물내부/용의자 휴대품 피폭선량복원 기술 • 중성자/감마선 동시 측정용 신소재 섬광물질 • 일체형 중성자/감마선 동시측정 알고리즘 및 측정시스템 (출처 : 서지정보양식 238p)

• 연구책임자 : 김장렬
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20200200
• Keyword : 1. 방사선량복원;방사선 사고;방사선 테러;방사선량회구평가;중성자/감마선; 2. Dose reconstruction;Radiation accident;Radiation terror;Retrospective dosimetry;Neutron/gamma ray;

□ 연구개요 자가포식(autophagy)은 보존된 세포내 분해기전으로 세포내 불필요한 물질 예를 들어 수명을 다한 단백질, 세포소기관, 외부항원 등을 자가포식체라 불리는 이중막으로 둘러싸 격리시키고, 리소좀과 융합하여 내부 물질들을 분해하여 재활용하는 기전이다. 자가포식은 세포의 항상성 유지에 중요하며, 따라서 다양한 생리학적-병리학적인 과정 및 질병에 연관되어 있다. 자가포식 기전에서 중심적인 역할을 하는 LC3/GABARAP family 단백질들은 자가포식에 관여하는 다양한 단백질들이 자가포식 기전에 작용할 수 있게 결합 자리를 제공한다. 자가포식에 관련된 여러 단백질들은 LIR(LC3 Interaction Region) 혹은 GIM(GABARAP Interaction Motif)이라 불리는 특정 아미노산 서열(이하 LIR)을 가지고 있으며, 이를 통해 자가포식체에 존재하는 LC3/GABARAP family 들과 결합하여 작용한다. 이러한 LIR과 LC3/GABARAP family단백질들 간의 결합성을 확인하기 위해서 기존연구에서는 생체 외 결합 실험을 주로 활용하였다. 이에 본 연구자는 생체 내에서 LIR 혹은 GIM과 LC3/GABARAP family단백질들 간의 결합성을 모니터링할 수 있는 새로운 방법을 개발하고, 더 나아가 특이적인 결합성을 보이는 LIR들을 찾고 LIR을 포함하는 결합단백질의 기능적 연구를 하고자 한다. □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구는 생체 내에서 LC3/GABARAP family 단백질들과의 결합성을 검증하는 새로운 방법개발과 아직 연구되지 않은 LC3/GABARAP family에 결합하는 새로운 LIR들을 찾고, LIR를 포함하는 결합단백질의 기능을 연구하는 것을 목표로 했다. 1차 목표인 생체 내에서 LIR과 LC3/GABARAP family 단백질들 사이의 결합성을 검증하는 새로운 방법 개발하기 위해, 우선 내제적인 LC3/GABARAP family 단백질 모두가 결핍된 Hela 세포를 활용하여 생체 내 결합성을 모니터링 할 때 작용할 수 있는 부작용 및 영향을 최소화 하였다. 핵으로 위치하게 하는 nuclear localization signal (3xNLS)와 mRFP를 융합시킨 LIR과 GFP-LC3/GABARAP family의 lipidation mutant (Glycine → Alanine)를 제작하였다. 이를 같이 세포에 발현시켜 핵의 GFP 형광 정도를 측정함으로써 unlipidated LC3/GABARAP family 단백질들 과 LIR의 결합성을 측정하였다. 또한 lipidated LC3/GABARAP family 단백질에 대한 LIR의 결합성을 확인하기 위해 GFP형광이 융합된 LIR과 mRFP가 융합된 LC3/GABARAP family를 같이 세포에 발현시켜 자가포식을 유도하여 생성된 자가포식체의 GFP 형광 정도로 결합성을 측정하였다. 위의 두 방법을 통해 대체가능한 새로운 생체 내 모니터링 방법을 확립하였다. 2차 목표인 본 과제에서 제안한 새로운 방법을 활용하여 기존에 보고되었거나 잠재적인 LIR 들의 경합성을 모니터링 하고 이를 데이터베이스화하기 위해, 또는 특이적인 결합성을 보이는 LIR을 포함하는 결합단백질의 기능적 연구를 진행하기 위해, 출판된 논문과 다양한 문헌조사를 통해 새로운 LIR들의 정보를 찾아 LIR(X)-mRFP-3xNLS 과 LIR(X)-GFP를 제작 하여 모니터링하였다. 다양항 LIR들을 모니터링하여 각 실험 결과를 데이터베이스화하였으며, 새롭게 발견한 특이적인 LIR을 활용한 다양한 연구를 진행하고 있다. □ 연구개발결과의 중요성 - 자가포식 기전은 세포내 다양한 생리학적-병리학적 과정 및 질병에 연관 되어있으며, 세포내 항상성 유지에 중요한 것으로 알려져 많은 연구가 진행되고 있다. 따라서 자가포식에서 중심적인 역할을 하는 LC3/GABARAP family 단백질들에 대한 연구와 다른 단백질의 결합성을 모니터링하고 데이터베이스화 하는 연구는 앞으로의 자가포식 기전연구에 중요한 방법이 될 것이다. - 본 연구를 통해 개발된 새로운 모니터링 방법은 LC3/GABARAP family 단백질들에 대한 특정 LIR 혹은 결합단백질의 결합성을 생체 내에서 직관적으로 관찰 할 수 있으며, 뿐만 아니라 lipidated- 그리고 unlipidated-LC3/GABARAP family 단백질 2가지 형태에 대한 결합성 확인할 수 있어, 자가포식 기전에서 LC3/GABARAP family 단백질을 연구하는 연구자들에게 큰 도움이 될 것이다. - 최근 연구에서 자가포식은 분해하는 물질에 따라 각각의 선택적 자가포식(Selective Autophagy)로 분류되고 있으며, 여기에는 일부 특이적인 결합단백질들과 LC3/GABARAP family 단백질들이 선택적으로 작용한다고 알려졌다. 각 LC3/GABARAP family 단백질에 특이적인 LIR 혹은 LIR을 포함하는 단백질을 발견하고, 이를 활용하여 연구를 진행한다면 선택적 자가포식 기전 그리고 아직 알려지지 않은 LC3/GABARAP family 단백질들의 기능에 대한 연구에 중요하게 사용될 것이다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 장덕진
• 주관연구기관 : 경북대학교
• 발행년도 : 20200600
• Keyword : Autophagy;Autophagosome;LC3;GABARAP;LIR;In vivo;Selective Autophagy;

○ 원자력 사고 초기에 현장 작업자를 대신하여 신속대응을 위한 신속이동/취급 로봇 시작품을 개발 및 통합을 수행하였음 ○ 원자력시설을 모사한 로봇 실증시험용 테스트베드를 구축하여 사고환경 시나리오를 분석하고 로봇미션을 설정하여 사고모사 환경에서 로봇 관련 기술 적용성을 평가하였음 ○ 원전 모의 사고 시현 환경에서 적용 가능한 시험용 로봇 시스템 및 위험 작업 신속 대응이 가능한 로봇 팔 모션/힘제어 기술을 개발하였음 (출처 : 요약서 3p)

• 연구책임자 : 정경민
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20200100
• Keyword : 1. 원자력발전소;신속이동;극한환경기술;로봇 팔;로봇 테스트베드; 2. Nuclear Power Plant;Rapid Mobility;Extreme Environment;Manipulator;Robot Testbed;

□연구의 목적 및 내용 미국의 NRC는 원자력발전소의 물리적방호 임무를 담당하고 있는 보안요원의 체력관리에 대한 중요성을 인식하고 체력검정 실시 및 체력관리 프로그램에 관한 규제 및 지침을 제공하고 있음. 하지만 국내에서는 특수경비원의 체력관리에 관한 규제가 구체적으로 마련되어 있지 않으며, 이와 관련된 연구도 전무한 실정임. 이에 본 연구는 원자력발전소 특수경비원을 위한 통합적 체력관리모델 개발을 통해 특수경비원의 직무 수행 완수에 필수적인 체력을 체계적으로 평가하기 위한 체력검정 방법론과 훈련 프로그램을 연구·개발하여 원자력발전소의 보안과 안전을 위한 물리적방호를 강화하고자 함. □연구개발성과 ※ KCI 등재지 논문 3편 게재, 1편 투고 및 심사 중, 체력관리프로그램 개발(관리자 웹, 사용자 앱) 1. 원자력발전소 특수경비원 체력검정 방법론 개발 1) 국내·외 문헌분석을 통한 특수경비원의 직무를 분석하였고, 원자력 분야 전문가 회의를 통해 직무적합도에 대한 검토를 통해 결과를 도출 2) 체육전문가 회의를 통해 직무수행에 관련된 체력요인 및 체력요구정도 도출 3) 앞선 연구결과를 토대로 특수경비업무에 적합한 체력검정 종목 및 측정방법을 도출 2. 체력검정 기준치 도출 1) 추후 개발될 체력검정방법의 현장 적용성을 고려하고자 원자력발전소 체육시설 현황 분석 2) 실험군을 대상으로 한 체력검정결과와 현장전문가 검토를 기초로 체력검정 기준치 도출 3. 특수경비원의 훈련 프로그램 개발 1) 직무수행에 필요한 체력요인을 향상시키고 체력검정 기록 향상을 위한 체력훈련프로그램 개발. 2) 실험군을 통해 개발된 체력훈련프로그램을 적용하여 프로그램의 효과를 과학적으로 검증. 3) 현장에서 체력관리를 원활히 실시할 수 있도록 하는 체력관리 툴(관리자 웹, 사용자 앱)개발 4. 체력관리제도 도입방안 제시 1) 문헌분석을 통해 체력관리제도 도입에 관한 정책대안을 도출한 후 AHP 분석을 통해 중요도 및 우선순위 분석 실시 □연구개발성과의 활용계획 국내 최초로 개발된 특수경비원을 위한 체력관리모델은 특수경비원의 체력을 과학적으로 평가할 수 있는 방법론을 제시하고, 훈련 프로그램을 통해 스스로 체력을 증진시킬 수 있도록 유도함으로써 원자력발전소의 물리적방호체계 중인적방호 강화에 기여함. (출처 : 요 약 문 4p)

• 연구책임자 : 정호원
• 주관연구기관 : 경북대학교
• 발행년도 : 20200900
• Keyword : 1. 원자력발전소;물리적방호;특수경비원;체력검정;체력관리; 2. nuclear power plant;physical protection;special security guard;physical fitness test;physical fitness management;

□ 연구개요 원자력발전소의 사고 분석 수단인 확률론적 안전성 평가(PSA, Probabilistic Safety Assessment) 방법을 토대로, 암치료 환자가 방사선치료 과정에 들어서는 CT 촬영에서 시작하여, 치료용적 설정, 치료계획수립 및 선량계산, 선량 전달 검증, 방사선 조사, 치료계획수정 등을 포함하는 전 과정에 걸쳐, 치료시스템을 이루는 구성요소들의 선량 전달 오류 혹은 극단적으로는 사고에 이르는 시나리오에 대한 공학적, 체계적 분석을 통하여, 선량 전달 오류 또는 발생 가능한 사고 가능성을 정량화할 수 있는 확률론적 안전성 평가 기술을 확보함으로써, 치료 신뢰성 평가 및 예방정비 프로그램에 기초하는 방사선 치료 안전관리 체계를 구축 □ 연구 목표대비 연구결과 ◦방사선치료 과정 계통 분석 ◦선량 전달 오류 초기사건 선정 및 발생확률 모델링 ◦기계 동작 및 인적 오류 전파 시나리오 분석 ◦사건 수목 분석 ◦치료계획장치 선량 계산 오류 평가 함수 모델링 ◦인적 오류 평가 함수 모델링 ◦구성 요소 신뢰도/안전성 평가 모델링 ◦고장 수목 분석 ◦불확실도 평가 ◦치료 계통 선량 전달 신뢰도/안전성 평가 ◦치료 시스템 신뢰도/안전성 평가 프로그램 개발 □ 연구개발결과의 중요성 본 연구에서는 우선 원자력 분야에서 사용되는 PSA라는 개념을 이용하여 방사선치료 평가에 적용하여 보았음. 이를 통해 기기 신뢰도보다 방사선치료 프로세스에 더 많은 위험이 도사리고 있다는 것을 간단하게나마 정량적으로 평가가 가능하였으며 이는 기기의 오류보다는 인적오류가 더 위험하다는 것을 방증. 이는 데이터베이스만잘 갖추어 진다면, 확장되고 좀 더 명확한 사건수목도를 통해 정말로 위험한 치료인자가 무엇인지 정량적으로 도출할 수 있으며, 이를 통해 환자치료의 질의 향상은 물론 방사선 치료 안전관리 체계 구축에 이바지할 것이라 사료됨 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 주형민
• 주관연구기관 : 강원대학교병원
• 발행년도 : 20200600
• Keyword : 방사선치료;안전 관리;확률론적 안전성 평가;