Studies on the extracellular adenosine deaminase from streptomyces J-845S

곽인석 부산대학교 1986 국내석사

에멀션 燃料를 適用한 디젤기관의 耐久性 및 燃燒特性에 관한 연구

郭仁錫 한국해양대학교 2002 국내석사

This study is carried out to investigate the combustion characteristics and durability of a diesel engine utilizing emulsified fuel. Recently, air pollution from the vehicle is one of the most serious problem . NOx, PM and sfc reduction is further required in diesel engines. In this study, for the reduction of harmful emissions, W/O(water in oil) type emulsified fuels with 13%, 15%, 17% water are used. Piezo-electric pressure sensor is used to get combustion pressure in cylinder and exhaust gas analyzer is used to measure exhaust emissions. Specific fuel consumption, sound level, and maximum torque are also measured. In order to understand the effect of emulsified fuel at wide range of engine running condition, D-13 mode test method is selected as a test condition, and durability test with commercial high-way bus engine is conducted to ascertain the influence of water addition. All the test is performed with D-13 mode. It was ascertained that the results show the 15% water emulsified fuel is good for NOx and PM reduction simultaneously and does not have much effect on a fuel consumption and a durability.

반응 깊이 측정을 통한 수술용 베타 영상/감마 프로브 가능성 연구

곽인석 을지대학교 보건대학원 2014 국내석사

목적 : PET또는 PET/CT는 이미 국내에 270여대 이상이 보급되어 있다. 따라서PET에 주로 사용되는 18F으로부터 발생되는 양전자나 γ-선을 측정하여 수술 중에 사용한다면, 핵의학과 종양학 분야의 발전은 물론 국민 건강에 큰 기여를 할 수 있다. 이 양전자 방출 단층 촬영 장치(Positron emission tomography, PET)에서 사용되는 방사성 의약 품(18F, 68Ga 등)으로부터 방출되는 양전자와 소멸 방사선을 수술 중에 검출하여, 흑색종과 같은 표재성 종양은 물론 유방암 전이에서 가장 중요한 감시 림프절(Sentinel lymph node)전이 등을 수술을 통해 제거 할 때 사용 할 수 있으며, 양전자를 통한 위치 정보를 함께 제공함으로 써 수술 전문의가 종양을 효과적으로 제거할 수 있는 β, γ-프로브를 연구하고자 한다. 재료 및 방법 : β, γ-프로브의 전면부의 플라스틱 섬광결정에서는 양전자를 검출하고, 후면부의 섬광 결정에서는 소멸 γ-선을 검출하기 위한 프로브를 연구하였다. 특히 감도를 높게 하여 수술 전문의의 방사선 피폭을 최소화하는 것을 목적으로 하였으며 전면부의 플라스틱 섬광결정 에서는 입사한 양전자의 위치를 측정하여 위치 정보를 제공 받으면서 수술을 할 수 있도록 신호처리장치를 구성하는 것이 목적이다. 이에 필요한 반응 깊이(Depth of interaction, DOI) 정보를 획득하는데 필수적인 반사체를 제작 하였다. 반사체는 컴퓨터 전산 모사를 통해 형태와 크기를 최적화 하고 실제 제작하여 플라스틱 섬광 결정에 부착한 후 최적의 형태와 크기를 실험하였다. 또한 소멸 γ-선을 검출하였는데 소멸 γ-선은 후면부에 위치한 Ce:GAGG를 사용하여 검출하였다. 연구 목표를 달성하기 위하여 컴퓨터 전산 모사 결과의 실험적 검증을 시행하였다. 먼저 반사체와 각 섬광결정의 최적화를 컴퓨터를 이용한 전산 모사를 통해 계산 하고 이에 따라 섬광 결정 및 반사체를 주문 및 제작 하였다. 또한 Solid works 2013을 이용하여 제작된 검출기의 차광 틀을 도면으로 제작, 을지 대학교 RIC 센터에 의뢰하여 3D 프린터로 제작 하였다. 준비된 모든 재료를 서울대학교병원 핵의학과에서 의뢰, 제공 받은 인쇄회로기판에 조립하고 VME(DAQ 장비)와 연결하여 전산 모사 결과를 실험 검증 하였다. 이때 얻어진 결과는 Matlab 2012a를 이용하여 β, γ-선을 측정하고 위치 및 반응 깊이 비를 계산 하였다. 결과 및 결론 : 반사체의 형태와 구멍의 형태를 전산 모사 하여 얻어진 결과를 토대로 실제 제작하여 실험 검증하였다. 전반적으로 섬광 결정의 디지털 실리콘 광증배관(Silicon photo muliplier, SiPM)에 근접한 부분 을 반사되는 면으로 광자의 이동을 막고 디지털 실리콘 광증배관에 먼 부분의 반사되는 면 적을 줄인 형태의 반사체의 반응 깊이 분해능이 뛰어 났으며, 더불어 위치 정보도 균등하게 분포되었다. 실험 검증한 형태 중 사각형 구멍을 크기 별로 낸 반사체의 반응 깊이 분해능이 4.39 ㎜ 로써 위치 정보가 다소 중앙에 분포되는 경향을 보이지만 이 두 가지 요소를 가장 적정하게 만족시킴으로써 수술 중 프로브 개발에 가장 적합하다고 판단 된다. 또한 반사체를 이용한 섬광 검출기는 선원으로부터의 거리가 멀어 질수록 계수율이 선형적으로 비례하였다. 실험을 통해 R2가 0.98로써 신뢰할 수 있음을 증명하였다. 또한 폴리 염화 비닐 (Polyvinyl chloride, PVC)을 통한 두께 증가 실험에서도 두께에 따른 계수율의 변화를 함수로 나타내었고 R2 0.991, 0.989로써 신뢰할 수 있었다. 햄 두께에 따른 계수율 변화도 R2 0.98로 신뢰도 있는 결과를 얻을 수 있었다. 이러한 실험을 통해 사각형 구멍의 반사체를 이용한 섬광 검출기는 차후 연구 개발에 유용한 형태임을 증명하였다. Purpose : Positron emission tomography (PET) has been used as a useful molecular imaging modality for localizing tumor and more than 150 number of clinical PET are currently used in Korea because of its quantitative and sensitive imaging characteristics. Also the radiopharmaceutical agents for PET, such as 18F-FDG, 68Ga are used not only for whole body PET imaging but also intraoperative radionuclides guided surgery. The development of the intraoperative beta-gamma probe which images the radionuclide distribution by detecting gamma ray or beta particle will contribute to the public health care in terms of cancer treatment. The proposed beta-gamma probe will be able to provide a new vision to surgeon by revealing the unveiled residual tumor in sentinel lymph node, which is crucial to prevent the metastasis of breast cancer. The aim of this thesis is to study the feasibility of intraoperative beta camera using depth of interaction measurement which can provide tumor localization information so the surgeon could be able to eliminate residual tumors effectively. Materials and methods : The proposed beta-gamma probe consists of plastic scintillation array and GAGG scintillation crystal. The plastic scintillation array positioned front layer of the probe images the distribution of positron emitted from the superficial region of the tumor while the GAGG scintillation crystal part positioned the rear of the probe detects gamma ray emitted from the deep region of the tumor. The scintillation lights were converted into electrical signal using silicon photomultipler (SiPM) attached with scintillation crystals. For an accurate localization of positron emitter’s distribution, depth of interaction (DOI) resolution of the plastic scintillation array was optimized with various size and design of reflector which was inserted in between plastic scintillators. The experiments and simulation studies were conducted to investigate the optimized scintillator dimension and reflector shape. To ensure a good optical coupling between scintillation crystals and SiPM photo-sensor, custom made case was used which was manufactured by 3D printer technology supported by RIC center in eulji university. The position encoding circuit and signal processing board for positron and gamma ray signals were developed. The probe signals were processed with nuclear instrumentation measurement (NIM) device and digitized by versa module eurocard (VME). To assess the DOI resolution of the plastic scintillator and maximum depth to detect positron, copper collimator and tissue equivalent phantom was used. The acquired data were analyzed with MATLAB software to evaluate the DOI resolution of the plastic scintillator and probe sensitivity about beta and gamma ray. Results and conclusions : The beta-gamma probe was developed and its performance was evaluated. The DOI resolution of beta ray detected by plastic scintillator was improved as the size of the reflector hole arrays were gradated along the DOI direction. The average DOI resolution of the plastic scintillator array was 4.39 mm and the maximum detectable depth for positron was less than 3 mm. In conclusion, the gradation hole in the reflector between plastic scintillator could improve the DOI resolution and the feasibility of intraoperative beta-gamma probe employing DOI method was investigated.

CONTROL OF GENE EXPRESSION DURING EMBRYO-MATERNAL COMMUNICATION

곽인석 University of Florida 2000 해외박사

이 논문은 임신초기 상태에서 배아(embryo)와 임산부 자궁 상호간의 커뮤니케이션을 주관하는 분자적 기전을 확인하기 위하여,돼지를 실험동물로사용하여, 임신초기 특히 착상 시기에 자궁과 배아에서 특이적으로 발현되는 유전자들과 이에 관련된 조절 현상을 조사하기 위하여 시행되었다. 첫째로, 임신 초기 돼지의 자궁에서 배아의 착상에 중요한 역할을 수행하는 Insulin-Like Growth Factor-I (IGF-I)의 유전자를 복제하고,해석하였다. 임신초기 돼지의 자궁에서 enhancer-like 역할을 가능하게 하는 이 유전자의 특이적인 DNA 부분을 밝혀 내었으며, IGF-I transcript의 자궁에서의 상승 조절 및 과다 생성은 에스트로겐 수용체 (ER-a)에 의하여 조절됨을 증명하였다. 또한 임신 초기상태의 돼지의 자궁내막 (endometrium)과 난소 (ovary)의 과립종양 (granulosa)세포에서 분리한 mRNA를 사용하여, IGF-I 유전자의 5'? 끝을 Rapid amplification of cDNA end (5'?RACE) 방법을 사용하여 분석한 결과, 이 조직 특이적인 initiator elements가 존재함을 밝혀내었다. 젤 지연 (gel retardation)분석 실험을 통하여,IGF-I 유전자의 과다생성에 관련 하는 promoter의 특이적 sequence element와 이 DNA 요소에 특이적으로 반응하는 특수한 핵단백질의 존재와 결합을 증명하였다. 마지막으로, 돼지 난소의 과립 종양세포에서 선택적으로 발현되는 IGF-I transcripts중에 양자택일적으로 (alternative) splicing 되는 새로운 2개의 특이적 엑손 (exon)의 존재를 밝혀내었다. 이 연구 결과는 IGF-I 유전자의 발현은 자궁 및 난소등 임신에 관여 하는 특이적 조직에만 국한되며,선택적 호르몬과 그수용체에 의하여 조절되며, 임신초기 특히 착상시기에만 한정적으로 과다 생성된다는 사실을 분자생물학적 조절기전 (mechanism)의 입장에서 처음으로 밝혀내었다. 둘째로, IGF 체계는 IGF-I, IGF-I 결합단백질 (IGF binding proteins) 및 산성 불안정 단백질 (acid labile subunit)등으로 구성되는데, 여러 다른 성분들이 배아와 임산부 자궁 상호간의 유전자발현 양상및 전사조절에 관련하여 중요한 역할을 수행함을 검사하였다. 돼지의 acid labile subunit (ALS) 유전자를 cloning하고 sequencing하였으며, ALS 유전자 발현을 각종 조직별로 확인한 결과, ALS 유전자는 임신 초기 상태의 돼지의 자궁내막에서 과다 생성되며, 특히 간(liver) 이외의 조직에서도 발현됨을 처음으로 밝혀내었다. 또한 임신 돼지의 자궁에서의 IGF binding protein?2(IGFBP-2)의 유전자 역할이 어떠한 방법에 의하여 조절되는지를 밝히기 위하여, IGFBP-2의 promoter 지역을 포함한 genomic DNA 구조물(constructs)을 합성하였다. 임신돼지의 자궁에서 직접 분리한 자궁내막 1차 재배세포 (primary culture)에 이 IGFBP-2 DNA 구조물을 transient transfection한 실험결과, IGFBP-2 유전자의 upstream region에서 중요한 역할을하는 enhancer element 의 존재를 확인하였다. 이 enhancer 지역은 두 쌍의 TCAGGG 모티브와 두 쌍의 E-box 모티브 및 33-mer (3개의 염기쌍을 사이에 둔 15개의 뉴클레오티드의 반복)로 구성되었으며, 이 enhancer 부위가 IGFBP-2의 자궁내막에서의 유전자의 발현에 결정적 기능 역할을 수행하는 cis 성분인 것을 증명하였다. 종합적으로, 이들 실험결과는 임신초기 자궁 내막에서 IGFBP-2 전사조절에 관여하는 새로운 DNA 결합 단백질들과, 이 단백질들이 특이적으로 결합하는 DNA 모티브의 존재를 분자 생물학적 입장에서 처음으로 입증하였다. 이 논문의 마지막 연구는 임신초기, 특히 착상 (peri-implantation) 시기에서, 돼지 배아에서 특별하게 발현되는 모든 유전자 (transcripts)를 확인하기 위한 선진 연구로 expressed sequence tag (EST) 분석을 수행하였다. 임신초기 특히 착상 시기인 임신 열 이틀째인 돼지 배아에서 분리한 mRNA를 이용하여 EST 분석 및 해석하고 이중에서 20개의 clone들을 sequencing 하였으며, 그 중 6개는 mRNA 발현을 조직 별로 조사하였다. 본 실험 결과는 태아 및 자궁내막에서 발현되는 mRNA들이 특정한 시기에, 특이한 세포 또한 조직에만 국한되어 발현되는 특이적인 양상을 보여줌을 밝혀내었다. 종합적으로 이 논문의 결과는 인간과 동물의 임신에 관련되는 배아와 임산부의 자궁과의 커뮤니케이션의 과정을 이해하고 해결하기 위해 분자 생물학의 적용이 매우 유용함을 실증하고 있다. To identify molecular mechanisms which govern embryo-maternal communication, this dissertation examined the regulatory phenomena associated with uniquely expressed uterine and embryo genes in the pig. The porcine IGF-I gene was cloned, and regions of this gene exhibited enhancer- like activities in the uterus of early pregnant pigs. Up-regulation of IGF-I transcription by ER- was observed in uterine cells. Analysis of the 5'-ends of IGF-I gene transcripts in pig endometrium and ovarian granulosa cells revealed tissue-specific initiator elements. Gel retardation assays for nuclear proteins which bound to the related sequence element in the IGF-I gene promoter also were performed. Lastly, two alternatively spliced novel exons were identified within IGF-I transcripts in porcine ovarian granulosa cells. These new findings may explain the hormonal, temporal, and tissue-specific aspects of IGF-I gene expression in the uterus and ovary. Other components of the IGF system were examined relative to their embryo-maternal gene expression patters and transcriptional regulation. The porcine acid labile subunit gene was cloned, sequenced and its expression observed. Transient transfections of the porcine IGFBP-2 gene constructs into primary cultures of pig endometrial cells identified a functional enhancer element within the upstream region. Two TCAGGG and E-box motifs and an 33-mer sequences (direct repeat of 15 nucleotides with a three base pair spacing) were confirmed to be functional cis-elements of the endometrial IGFBP-2 gene. Collectively, these results identified new DNA binding motifs and cognate binding proteins implicated in endometrial IGFBP-2 transcriptional regulation. The last set of studies comprised a pilot expressed sequence tag analysis to identify the gene transcripts in the pig embryos at peri-implantation. Twenty clones were analyzed, and six were further characterized for mRNA expression level. The results demonstrated the temporal and cell-type specific expression of the corresponding mRNAs in the embryos and endometrium. The collective results illustrate the significant utility of the application of molecular biology to understanding and unraveling the process of embryo-maternal communication with relevance to both human and animal reproduction.