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보고서 요약서(보고서 초록)
요약문
SUMMARY
CONTENTS
목차
제1장 연구개발과제의 개요 11
제1절 연구개발의 필요성 : Microgravity (μG)-'Enabled' Space-Biotechnology 11
제2장 국내외 기술개발 현황 12
제1절 μG 환경활용 바이오기술현황 12
제2절 국제우주정거장(ISS) 현황 및 전망 13
제3장 연구개발수행 내용 및 결과 14
제1절 구조생물학연구를 위한 ISS μG-환경 단백질결정성장 14
1. JAXA-PCG#6 참가배경 14
2. JAXA-PCG#6 지상실험 15
3. JAXA-PCG#6 우주실험 16
4. JAXA-PCG#6 빔라인실험 17
5. JAXA-PCG#6 미션 관련 표적 단백질 구조연구 17
6. JAXA-PCG#6 미션 수행의 의의 17
제2절 μG-모사장치 활용 3-D 세포배양 18
1. μG-모사장치의 종류 18
2. 3D-Clinostat 장치제작 및 검증 (위탁연구 : 연세대학교 과제책임자: 김한성) 19
3. 3D-Clinostat 와 RCCS 장치 상호 검증 20
4. 회전세포배양기 제작 및 검증 21
5. 회전세포배양기 검증 23
제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 24
제1절 연구개발목표의 달성도 24
제2절 관련분야의 기술발전에의 기여도 24
제5장 연구개발결과의 활용계획 25
1) 마이크로중력환경 실험관련 국제 협력 및 항우연 협력사업 25
2) 유사 또는 실제 마이크로환경을 이용한 인체 조직배양 및 장기배양 25
제6장 연구개발과정에서 수집한 우주미션정보 : 큐브위성 첨단기술 26
제7장 연구시설.장비현황 : 구조생물학 연구를 위한 바이오 빔라인 27
제8장 참고문헌 28
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I. 제목: 마이크로중력 환경을 활용한 우주바이오융합연구
II. 연구개발의 목적 및 필요성
- 마이크로중력 환경을 활용한 단백질결정성장 (Protein Crystal Growth) 과 3차원 세포 배양 (3-D Cell Culture)은 지금까지 우주바이오기술 (Space-Biotechnology)분야에서 가장 많이 연구되어 왔으며, 우주환경 활용연구의 초기부터 미국 NASA, 유럽연합 ESA, 캐나다 CSA, 일본 JAXA등 우주강국들의 Space Agency 연구개발지원을 통해 가장 많은 하드웨어 개선이 이루어져온 분야임.
- 생명현상을 지배하는 법칙을 우주 또는 천체의 진화와 관련지어 연구하는 학문을 우주 생물학 (Astrobiology 또는 Space Biology)이라 하며, 지금까지의 생물학은 지구환경에 국한된 생물학으로서 우주생물학의 한 부분으로 볼 수 있음. 특히 현재기술로 편도로 1년에 가까운 화성 유인탐사를 고려할 때 지구외계 환경에서 우주인 생존을 가장 위협하는 요소로서 우주방사선과 함께 마이크로중력환경 장기체류로 인한 근골격계/면역체계 손상 문제가 대두됨.
- 유인탐사 및 우주개척시대를 대비해 국제협력을 통한 국제우주정거장(ISS) 마이크로중력환경 미션 수행경험 축적 및 국내 우주바이오 관련 연구 인프라를 위한 마이크로중력 모사환경 지상실험 시스템을 구축하고자함.
III. 연구개발의 내용 및 범위
1) 마이크로중력환경을 활용한 단백질결정성장실험
- 국제협력을 통한 국제우주정거장 마이크로중력환경 PCG미션 수행
(국내외 우주환경활용 연구협력 Know-How 확보)
- 방사광빔라인 활용 고해상도 단백질구조해석
(거대과학 인프라활용 Value-Chain 모색)
2) 마이크로중력 모사환경 장치를 이용한 세포배양 시스템
- 마이크로중력 모사환경 실험을 위한 3D-Clinostat 제작 및 개량
(국내협력 위탁연구과제 [연세대 김한성교수팀])
- 3차원 세포배양을 위한 Rotatory Cell Culture System (RCCS) 구축
(기존 시스템 벤치마킹 및 부품 국산화을 통한 국내제작)
IV. 연구개발결과
1) 마이크로중력환경을 활용한 단백질결정성장실험 수행
- 일본 Kyoto 대학 및 JAXA Space PCG Lab 협력 연구 체계 구축
- JAXA-PCG#6 미션 수행 (단백질 2종 : PTP-MT1 & wCypA1)
- 국내외 방사광 빔라인 실험 수행 고해상도 단백질구조해석
- 가상검색활용 PTP 저해제 스크리닝
2) 마이크로중력 모사환경 장치를 이용한 세포배양 시스템 구축
- 마이크로중력 모사환경 실험을 위한 3D-Clinostat 검증
- 3차원 세포배양을 위한 RCCS 시스템 및 3-D Clinostat 장치 비교
- RCCS 시스템 부품 국산화을 통한 국내제작
3) 국제우주정거장 운영중단예정에 따른 대안 및 국내외 협력체계 구축
- 출연(연) 연구교류 활성화 사업을 통한 항우연과 협력 체계 구축
- 한중일 국제 협력을 통한 마이크로중력환경 활용 실험 지속 가능성
- 큐브위성 (CubeSat) 플랫폼 기반 큐브랩 '바이오' 미션 기획
V. 연구개발결과의 활용계획
1) 마이크로중력환경 실험관련 국제 협력 및 항우연 협력사업
- JAXA-PCG#6 미션수행을 통해 우주실험 有경험팀으로 인정 받게됨
- 국내 한국형 달탐사 프로젝트 및 국제 협력 우주실험 참여
2) 유사 또는 실제 마이크로환경을 이용한 인체 조직배양 및 장기배양
- Tissue Culture 상용화을 위한 대규모 RCCS시스템 구축
- 'Whole' Human Organ Culture 을 위한 마이크로중력환경 활용가능성 모색
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