○ 연구개요 본 제안과제에서는 방사선 직장염 환자에서 추출한 대장 상피조직을 이용하여 장 줄기세포를 대량 배양할 수 있는 기술을 개발하고 이를 장 오가노이드로 분화시켜 방사선 직장염 치료제로 개발하고자 하는 것이 최종 목표임. 세부적인 연구 목표는 다음과 같음. ① 장 상피 조직을 이용한 장 줄기세포 순수 배양 기술 확립 (1차년도) ② 배양한 장 줄기세포 유래 장 오가노이드 분화 기술 확립 (1-2차년도) ③ 장 오가노이드의 방사선 직장염 치료 효과 검증 및 치료기전 확립 (2-3차년도) ④ 장 오가노이드의 방사선 직장염 치료 효과의 최적화 및 치료 프로토콜 확립 (3차년도) 본 제안과제로 확립한 기반 기술을 임상시험 단계로 진입시켜 방사선 직장염 치료제를 개발하는 것이 최종 목표임. ○ 연구 목표대비 연구결과 [결과] 1. 마우스와 인간 소장 조직 유래의 오가노이드의 3차원 배양을 위한 조건을 확립하였으며, 증식된 오가노이드에서 소장 관련한 마커의 발현이 증가한 것을 확인하였음. 2. 마우스와 인간 소장 조직 유래의 오가노이드의 형성은 Lgr5+ 세포로부터 기원한다는 것을 밝혀내었으며, Lgr5+ 세포를 분리하여 오가노이드로 형성할 수 있는 배양조건을 최적화하였음. 본 배양조건과 관련한 내용으로 논문 1편, 특허출원 1편의 실적을 도출해냄. 3. 마우스의 방사선 직장염 모델을 최적화하여, 동물질병모델의 최적화를 도출해냄. 4. 최적화된 방사선 직장염 마우스 모델에 배양된 오가노이드를 이식하여 재생의 효과를 확인하였으며,재생된 조직에서 이식된 오가노이드를 추적/확인하였음. 5. 또한, 본 연구를 통해 오가노이드를 이식하기 위한 세포외기질의 개발을 진행하였으면, 여러 재료들 중에서 콜라겐을 이용한 이식에서의 오가노이드의 생착효율이 높음을 확인하였음. [결론] 본 연구를 통하여 방사선 직장염 질환에 있어서 장 오가노이드의 재생/치료효과를 검증하였으며, 관련 연구를 바탕으로 배양 및 세포외기질을 이용한 이식 방법의 최적화 등의 다양한 결과를 도출해낼수 있었음. ○ 연구개발결과의 중요성 ○ 장 줄기세포를 방사선에 의한 불응성 궤양 및 장 협착증 치료제로 개발하려는 최초의 연구 ■ 대부분의 방사선 직장염 치료제들이 대부분 항염증 치료와 같은 대증치료에만 기반을 두고 있으며 수술의 주 원인인 불응성 궤양이나 장 섬유화(협착) 치료제 개발은 매우 미약한 실정임. 불응성 궤양은 항염증 치료에 반응하지 않아 점막조직 재생이 일어나지 않으며 지속적인 점막조직 파괴와 점막하 조직의 외부노출은 장 섬유화(협착)를 유발시킴. 따라서, 본 연구는 장 줄기세포를 방사선 직장염에 의한 불응성 궤양에 정착시켜 손상된 점막조직을 신속하게 재생시켜 속발하는 장 협착을 억제하는 치료제를 개발하고자 함. ○ 기존 줄기세포 치료제와 다른 새로운 줄기세포 치료제 영역을 개척 ■ 배아줄기세포는 손상된 조직 재생을 목적으로 하지만 해당 조직에 완전하게 적합한 세포로 분화시키기는 매우 어려우며 종양발생 위험이 항상 존재함. 중간엽 줄기세포는 염증 조절을 통해 조직손상을 억제하는 것이지 손상된 조직을 직접적으로 재생시키는 능력은 없음. ■ 장 줄기세포에서 유래한 장 오가노이드는 방사선으로 인해 손상된 조직에 재생을 유발할 수 있는 재료를 넣어줌으로써 재생 및 치유를 직접적으로 유도할 수 있는 안전한 조직 재생 세포치료제임. ○ 임상적용이 용이한 세포치료제임. ■ 장 줄기세포 치료제는 대장내시경을 통한 자가 조직 확보가 가능하므로 골수 및 지방 등 다른 종류의 자가 유래 줄기세포 치료제에 비해 줄기세포 확보 과정이 안전하고 간단하여 추후 임상시험시 시료를 채취하기가 용이함. ■ 치료제 적용시에는 내시경을 이용해 병변부위에 직접 주입할 수 있도록 제작하기 때문에 비침습적인 시술만으로도 치료가 가능함. 이와 같이 시료의 채취와 치료제의 적용이 용이해 방사선 장염에 의한 불응성 궤양 및 장협착 치료제로 임상 적용하기 유리함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김미선
• 주관연구기관 : 차의과학대학교
• 발행년도 : 20200300
• Keyword : 장 줄기세포;장 오가노이드;방사선 직장염;

○ 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;

○ 원자력 사고 초기에 현장작업자을 대신하여 신속대응을 위한 신속이동/취급 로봇 시작품을 개발 및 통합을 수행하였음 - 신속이동 보행시작품 개발을 위해 다리기구의 경량화 설계, 경량 고출력 BLDC모터 설계/제작 및 탄소섬유 3D 프린터를 이용한 경량화 제작을 수행하였음 - 신속취급 매니퓰레이터 시작품 개발을 위해 경량 고감속비 감속기 설계 및 탄소섬유 3D 프린터를 이용한 경량화 제작을 수행하였음 - 다리기구와 매니퓰레이터를 통합한 로봇 시작품을 구축하였음 (출처 : 요약서 3p)

• 연구책임자 : 정경민
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20200100
• Keyword : 1. 원자력발전소;위험작업;극한환경기술;신속 이동;신속 취급; 2. Nuclear Power Plant;Dangerous Duty;Extreme Environment;Rapid Mobility;Rapid Manipulation;

1. 연구개발 목표 및 내용 원자력사고 초기 신속대응 로봇시스템 적용성 증대를 위한 실증 시설 구축 및 로봇시스템 성능평가 - 원자력시설 사고환경, 시나리오 분석 및 로봇 미션 설정 - 원자력시설 모사 로봇 실증시험용 테스트베드 구축 - 사고모사 환경에서 로봇과 관련 기술 적용성 평가기술 개발 2. 연구결과 ◦ 원자력시설 사고 환경, 시나리오 분석 및 로봇 미션 설정 - 시나리오 기반 및 후쿠시마 원전 정보 수집을 통한 사고환경 분석 - 비정상 운영절차서/비상운전절차서/중대사고 지침서를 분석하여 로봇이 수행해야할 긴급조치 미션 설정 ◦ 원자력시설 사고를 모사한 로봇 실증시험용 테스트베드 구축 - 로봇 긴급조치 미션 시험을 위한 CVCS 계통의 실규모 실증시험용 테스트베드 구축 - 디지털 목업을 구축하고 동역학 기반의 로봇 이동성 모의실험 수행 및 사고 유사환경 모사 고온/비가시 챔버 구축 ◦ 사고모사 환경에서 로봇 관련 기술 적용성 평가 - 기개발 및 개발중인 로봇을 이용하여 테스트베드에서 이동성/조작성 시험 및 평가 - 드론의 실내 비행성 시험/평가 및 초고속 무선통신 적용성 시험 (출처 : 요약서 3p)

• 연구책임자 : 최영수
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20200100
• Keyword : 원자력사고;긴급조치 시나리오;로봇 테스트베드;로봇 이동성/ 조작성 시험;로봇 적용성 평가;

- 원전 해체 중 에어로졸 발생, 이송, 흡착의 수리적 모델 확보 - 에어로졸의 물리화학적 특성 측정 방법론 확보 및 인프라 구축 - 에어로졸의 물리화학적 기초 데이터 구축 - 방사성 에어로졸 선원항 계산 방법론 확보 - 방사성 에어로졸 이송 및 안전성 평가 기술 확보 (출처 : 요약서 3p)

• 연구책임자 : 송종순
• 주관연구기관 : 조선대학교
• 발행년도 : 20200100
• Keyword : 1. 제염해체;에어로졸;금속;안전해석;내부피폭; 2. Decontamination and Decommissioning;Aerosol;Metal;Safety Analysis;Internal Exposure;

- 기존 해체 원전의 방사성 에어로졸 데이터 조사 - 방사성 에어로졸 특성 측정 방법론 개발 및 시스템 구축 - 방사성 에어로졸의 물리화학적 특성 분석 - 방사성 에어로졸 특성 측정 방법론 개선 및 시스템 최적화 - 해체 작업에 따른 방사성 에어로졸 선원항 (source-term) 계산 (출처 : 요약서 3p)

• 연구책임자 : 최성열
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20200100
• Keyword : 1. 제염해체;안전해석;에어로졸;금속;내부피폭; 2. decommissioning and decontamination;risk assessment;aerosol;metal;internal exposure;

본 과제는 1) HF-DLC 코팅의 유체윤활 시험법 확보, 2) HF-DLC 코팅의 고체윤활 가이드라인 확보 및 3) 지상 우주방사선 환경 모사 후 트라이보 성능검증을 수행함. 1) HF-DLC 코팅의 유체윤활 시험범 확보 ⚫ KIMS의 HF-DLC 표준 코팅막에 대한 윤활환경하 수직 하중 증대에 따른 마찰거동 특성에 대해 한/일간 공동연구를 위한 기초 표준 작업 수행 ⚫ 물성이 상이한 단일 물질 (Carbon)을 활용한 다층막 공정을 통해 파괴인성 증대로 Crack 전파 차단 및 소성변형에 대한 저항성 증가를 통해 유체윤활 환경에서의 내마모 개선기법 확보 ⚫ HF-DLC 코팅 막의 높은 온도 (40 ~ 50 GPa) 특성에 따라 Disk의 내마모 특성은 개선되었으나 상대재료의 마모 가혹화는 제어할 수 없었음 - 따라서, 물성이 다른 2종 물질 (Cu, Carbon)의 nano composite 구조 제어로 윤활 상태에서 Disk와 상대재료의 마모제어를 할 수 있는 코팅 공정 개선을 확보함 2) HF-DLC 코팅의 고체윤활 가이드라인 확보 ⚫ 고체윤활용 트라이보 시험기의 장치 선정 및 구동조건을 반영한 spec. 선정과 공동기관과 함께 사전검증에 따른 신뢰성을 바탕으로 도면제작 수행 ⚫ 수직하중 : 1 ~ 20 N, 최대회전수 4000 rpm, 윤활 및 고체윤활모드 및 최대 고온 700 ℃ 수행가능 시험기 확보 3) 지상 우주방사선 환경 모사 후 트라이보 성능 검증 ⚫ 수 MeV 이상의 고에너지 가속 실험을 위한 스케쥴 확보 ⚫ 진공환경 하 저마찰 유도를 위한 Ti doping을 통한 Carbon transfer layer 형성유도로 저마찰과 높은 내마모 특성 구현 확보 ⚫ 고온 환경하 내구성 및 저마찰 특성 강화를 위해 Si doping을 통한 HF-DLC 코팅 막의 열안정성 및 고온 내구성에 대한 공정개발을 통해 기존 HF-DLC 코팅 대비 700 ℃ 까지의 열안정성과 최대 500 ℃에서의 고온 내구성 특성을 확보함 (출처 : 보고서 초록 3p)

• 연구책임자 : 장영준
• 주관연구기관 : 한국재료연구원
• 발행년도 : 20201200
• Keyword : 1. 윤활;고체윤활;우주 트라이볼로지; 2. Tribo-system;Lubrication;Solid Lubrication;Space tribology;HF-DLC;

□ 연구개요 ● Development of polyelectrolyted complex coacervate (PCC) based protein carrier for delivery into cell: -To design polyelectrolytes (PE) having chiral monomers and large number of cations and/or anions in the polymer chain. -The purpose of this study is to clarify the physicochemical properties of PCC formed by optimizing the condition parameter to control electrostatic interactions between polycation and polyanions within the PCC complex by including chiral monomers into the polyelectrolyte chains. -Super-charging of proteins would be done if they could not be loaded into the PCC. ● Real-time imaging of protein transfer through PCC in living cells: - To investigate the delivery and release of protein from the PCC inside the living cell via real-time imaging. □ 연구 목표대비 연구결과 ● The model polyelectrolyte has been synthesized successfully and during this study an efficient synthetic route has been developed and the work has been published. ● Coiling/uncoiling behavior of NaPSS was studied in aqueous 2-ethoxyethanol media have been studied to understand the compactness of polyion chians when they coaceravte and the work has got published. ● The intra- and inter-chain electrostatic interactions of polyelectrolytes with different chain lengths have been explored as a function of various condition parameters and the work is published, too. ● Role of polymers to design biocompatible nanocarriers for drug delivery has been studied and review article has been published. ● In an other work, the role of polyelectrolyte in wastewater treatment and thereby the protection of disease has been studied and a review manuscript is submitted for publication. ● Finally, a PCC system has been desigened in such a way that the supercharging of the model protein could be avoided and imaging of the protein delivery using polyelectrolyte functionalized upconversion nanoparticle (UCNP) as carrier has been executed. The results are now used to prepare a manuscript for publication. □ 연구개발결과의 중요성 ● The understanding of the interaction between the polyelectrolytes and the protein in the coacervate (PCC) is greatly expanded and explains the protein stability within the complex. ● The protein carrier has been designed which has the capability to be used for long-time bioimaging and has no photo-bleaching, photo-blinking, etc. Additionally, since IR radiation can be used as source during the diagnosis, there is no induce phototoxicity during this live-cell imaging. ● Thus, a UCNP-PCC based protein delivery system for bio-imaging and monitoring has been designed and developed to be used for live cells. (출처 : 연구결과 요약문 3p)

• 연구책임자 : De Ranjit
• 주관연구기관 : 광주과학기술원
• 발행년도 : 20200600
• Keyword : polyelectrolyte;coacervate;protein;UCNPs;bio-imaging;

□ 연구개요 가. 연구개발의 최종 목표 ㅇ 분화 갑상선암 환자에서 유전자 발현 시그니처 기반 진단 및 예후 예측 바이오마커 개발을 통한 정밀의학 구현 ㅇ 갑상선암 진행 및 전이 촉진 핵심 유전자를 활용한 바이오마커 개발 ㅇ 갑상선암 진행 연관 암 분화 조절 기전 규명 ㅇ 새로운 갑상선암 치료법 개발을 위한 후보 타겟 발굴 나. 연구 내용 및 범위 ㅇ 분화 갑상선암의 암 진행 정도 및 치료 반응에 따른 연구 코호트 구축 ㅇ 문헌 및 공개 유전체 데이터 분석을 통해 발굴된 유전자 발현 시그니처의 검증 ㅇ 차세대염기서열 분석의 선행 연구를 통해 발굴된 유전자 발현 시그니처의 검증 ㅇ 발굴된 바이오마커의 갑상선암 세포주 실험 및 마우스 모델에서 유전자 발현 기전 및 암화 작용 기전 연구 ㅇ 분화 갑상선암의 임상적 위험도 예측 모델 개발 □ 연구 목표대비 연구결과 ㅇ 유전자 발현 시그니처를 통한 갑상선암 위험도 분류법 개발함 ㅇ 저위험군 및 고위험군 갑상선암 환자 선별을 위한 유전자 바이오마커 개발함 ㅇ 원격전이 분화갑상선암의 치료 내성과 예후에 대한 위험도 분자병리학적 분류법을 개발함 ㅇ CCND1 splice variant, CD10, CD15, CD20, CD73 발현 갑상선암에 대한 임상 병리학적 특성 및 유용성을 밝힘 ㅇ 서구와는 다른 아시안 갑상선암의 특성을 파악하기 위한 국제 공동연구 수행함 ㅇ 마우스 모델에서 갑상선암 세포주의 증식에 관여하는 중간엽줄기세포의 역할 분석함 ㅇ In vivo/in vitro 모델에서 CD73 과발현 조절을 통한 암 진행을 억제할 수 있음을 밝힘 ㅇ BRAF V600E 돌연변이에 대한 분자검사를 대체할 수 있는 면역화학염색법의 유용성과 사용법에 대한 기준을 발표함 ㅇ 갑상선 중심부바늘생검에 2019년 임상가이드라인 제정함 ㅇ SCI 논문 9편 출판(당시 기준 총 impact factor = 45.039), 신의료기술 승인 1건, 지식재산권 국내 출원 1건, PCT 출원 1건, 박사 1명, 석사 1명 양성 □ 연구개발결과의 중요성 ㅇ 새로운 갑상선 결절 진단 및 환자 위험도 평가 시스템 개발에 활용 ㅇ 수술 전 갑상선결절 진단 정확도 향상 및 질환 위험도 평가 지침으로 활용 ㅇ 수술 후 재발 위험도 평가 정확도 향상을 통해 방사선요오드 치료 결정에 판단 기준에 활용 ㅇ 유전자 발현 조절을 타겟으로 하는 새로운 갑상선암 치료법 개발에 활용 ㅇ 갑상선암 바이오마커의 상용화 기술 진보 ㅇ 갑상선암 환자의 정확한 위험도 분류를 통해 저위험군에는 과잉 치료를 방지하고 고위험군에는 조기에 적절한 치료를 함으로써 환자의 치료 만족도를 높이고, 의료비 절감효과를 기대 ㅇ 통상적인 치료법에 반응하지 않는 환자에 대한 새로운 치료제 개발을 위한 기본 정보를 제공 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 정찬권
• 주관연구기관 : 가톨릭대학교
• 발행년도 : 20200600
• Keyword : 갑상선암;바이오마커;예후 예측;정밀의학;분자병리학;전사체;유전자 발현;유전자 시그너처;

□ 연구개요 체르노빌, 후쿠시마에서의 대형 원전사고를 비롯하여, 계속적으로 증가하고 있는 방사선 관련 산업으로 인하여 일상생활에서도 빈번하게 발생하고 있는 방사선 노출과 환경과의 상관관계를 규명하고 이를 통해 국민보건 증진과 방사선의 올바른 이해와 활용에 기여하고자 한다. 이를 위해서 본 연구에서는 자연방사선의 - 배경방사선 (Background radiation) - 영향을 최소화 할 수 있는 지하심층방사선실험실을 활용하여 저선량방사선검출시스템 설계 및 제작, 방사선 시료의 수집과 측정, 이를 기반으로 한 환경 방사선데이터베이스를 구축, 그리고 이와 관련한 선행연구를 실시한다. 최종적으로는 구축된 환경 방사선 라이브러리를 이용한 환경과1의 상관관계 규명에 대한 가능성을 확인하고자 한다. □ 연구 목표대비 연구결과 ⦁저선량방사선 측정 시스템 개발 → 저선량검출시스템을 설계/제작하였음. ⦁입자수송코드인 MCNP 혹은 GEANT4를 사용하여 최적화 차폐 시스템 제작을 위한 입자수송 모델링기법 개발 →차폐체 설계, 시료용기 최적화, 검출시스템 효율 보정을 모두 MCNP와 GEANT4 코드를 사용하여 도출하였음. ⦁저선량방사선 (감마선) 측정 및 분석 방법 개발 → 감마선 측정과 분석, 그리고 specific activity계산을 하였음. ⦁환경 (물, 토양, 등) 방사선 시료에 대한 선처리 방법 개발 → 남극 해수를 AMP 공침범을 이용하여 선처리를 하였음. ⦁방사선 측정시료에 대한 데이터베이스화 기법 및 분석방법 개발→측정된 핵종별로 계산된 specific activity 데이터를 확보하였고, 스펙트럼 분석을 하였음. ⦁최종적으로 데이터베이스화된 방사선 자료를 통한 환경과의 상관관계 규명에 대한 가능성 확인 및 심층지하방사선 실험실에 대한 저선량 방사선(감마선) 연구에 대한 유효성 확인→ 시료측정과 분석한 데이터양이 많지가 않아 유효성에 대한 결론을 내지는 못했음 □ 연구개발결과의 중요성 최근 저선량 방사선에 관련한 연구가 세계적으로 많은 관심을 받고 있지만, 저준위 방사선 연구에 힘든 점의 하나가 조사 시료의 방사선량이 적기 때문에 배경방사선과의 구분이 어렵다는 것이다. 이에 대한 해결 방안으로 배경방사선이 최대한 억제되는 심층 지하실험실이 제안되고 있다. 본 연구에서는 국내 유일의 지하방사선실험실에서 저선량 방사선 측정 분석 시스템을 추가적으로 구축하고 환경시료 (주로 소의 혈액)를 채취하고 그로부터 방출하는 환경방사선 분포를 조사하였다. 본 연구가 시작단계이기 때문에 축적된 데이터가 많지 않아 유의미한 상관관계의 가능성을 확인하는 못했지만, 확보된 데이터는 저선량의 환경방사선 특성과 질병과의 상관관계나 혹은 환경변화의 인과관계를 이해하는데 유용한 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 허장용
• 주관연구기관 : 이화여자대학교
• 발행년도 : 20200600
• Keyword : 1. 저선량방사선검출시스템;배경방사선 억제;지하방사선 실험실;환경방사선;방사선차폐체;몬테카를로 기반 모델링;환경방사선 라이브러리; 2. MCNP;GEANT4;