투명세포 신세포암의 진행에서 PD-L1과 EGFR, ERK1/2의 상호작용에 관한 연구

학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 의과대학 의학과, 2019. 2. 문경철.Introduction: The interaction between the programmed cell death protein 1 (PD-1) and programmed death-ligand 1 (PD-L1) is known to suppress T cell function. The overexpressed PD-L1 in tumor cells inhibits the antitumor effect of the cytotoxic T cells by binding PD-1 on the tumor-infiltrating cytotoxic T cells, and then creates a favorable environment for the survival of tumor cells. Although the pathways involved in the expression of PD-L1 remain unclear, immunotherapy against PD-1 and PD-L1 has been tried in various malignant tumors, including renal cell carcinomas. Recent studies reported that activation of epidermal growth factor receptor (EGFR), and thereby activation of extracellular signal-regulated kinase (ERK), resulted in expression of PD-L1 in non-small cell lung cancer. Previous studies showed EGFR is overexpressed in clear cell renal cell carcinomas (CCRCC) and other studies showed phosphorylated extracellular signal-regulated kinase 1/2 (p-ERK1/2) and PD-L1 are also expressed in CCRCC. It is uncertain however what are roles of these key molecules in the growth of CCRCC and how they are regulated. In this study, I evaluated EGFR-ERK1/2-PD-L1 pathway in CCRCC to elucidate the significance of expression of PD-L1 in the activation of EGFR and ERK1/2. Methods: To study signaling pathways involved in PD-L1 regulation mediated by p-ERK1/2, I performed western blot analysis for two human CCRCC cell lines, Caki-1 and Caki-2 after treatment with stimulant of ERK1/2 pathway, recombinant human epidermal growth factor or inhibitor of ERK1/2 pathway, U0126. I performed immunohistochemical staining for PD-L1, EGFR and p-ERK1/2 for 368 CCRCC surgical samples and analyzed the correlation between each degree of staining and clinicopathologic factors. To validate the immunohistochemical results of formalin-fixed paraffin-embedded (FFPE) samples, I examined 16 fresh frozen CCRCC samples and analyzed the relationship of PD-L1 and p-ERK1/2 protein expression level by western blot analysis. Results: I identified a change in PD-L1 expression upon artificial stimulation and inhibition of the ERK1/2 pathway in the Caki-1 CCRCC cell line by western blot analysis, although this was not observed in Caki-2 cell line. I also found a positive correlation between p-ERK1/2 expression and PD-L1 expression by immunohistochemical staining of FFPE samples. (Pearson r=0.324, p<0.001) I validated that relationship by western blot analysis of fresh frozen surgical samples. (Pearson r=0.748, p=0.001) Conclusions: In this study, the ERK1/2-PD-L1 pathway was confirmed by in vitro and in vivo assay as a new mechanism of PD-L1 upregulation in CCRCC that has not been known until now. This would contribute to presenting a new mechanism of the pathogenesis of CCRCC by identifying the pathway involved in PD-L1 expression, and the combination of p-ERK1/2 and PD-L1 immunohistochemical staining could be used as a therapeutic response predictor for anti-PD-1/PD-L1 therapy in the future.서론: Programmed cell death protein 1 (PD-1)과 그 리간드인 programmed death-ligand 1 (PD-L1)의 상호작용은 T세포 기능을 억제하는 것으로 알려져 있다. 종양세포에서 과발현된 PD-L1은 종양 침윤성 세포 독성 T세포의 PD-1과 결합하여 세포 독성 T 세포의 항종양 효과를 억제하고 종양세포의 생존에 유리한 환경을 조성한다. PD-L1의 발현에 관여하는 경로는 아직 불분명하지만, 신세포암을 포함한 다양한 악성 종양에서 PD-1과 PD-L1에 대한 면역요법이 효과를 보이고 있다. 한편 대표적인 종양 성장 촉진물질인 표피 성장 인자 수용체 (EGFR)의 활성화 및 그로 인한 세포 외 신호 조절 인산화효소 (ERK)의 활성화가 비소세포폐암에서 PD-L1 발현 증가와 연관됨이 보고되었다. 투명세포 신세포암 (CCRCC)에서도 EGFR의 과발현이 50-90%에서 나타남이 알려져 있고, 인산화된 ERK1/2 (p-ERK1/2) 및 PD-L1 발현 역시 각각 알려져 있다. 그러나 이들 물질이 CCRCC에서 어떤 기전으로 상호 작용을 하고 조절되는지는 알려져 있지 않다. 본 연구는 CCRCC에서 EGFR-ERK1/2가 PD-L1에 미치는 영향과 조절경로를 조사하여 PD-L1의 발현이 EGFR과 ERK1/2의 활성화에 의해 유도되는지를 밝히고자 하였다. 방법: P-ERK1/2가 매개하는 PD-L1 조절에 관여하는 신호 전달 경로를 연구하기 위해 인간 CCRCC 세포주인 Caki-1 및 Caki-2를 대상으로 ERK1/2 경로의 자극제인 재조합 인간 상피 세포 성장 인자 (EGF)와 억제제인 U0126을 처리한 후 western blot 분석을 시행하였다. 또한 368례의 CCRCC 수술검체를 이용하여 PD-L1, EGFR, p-ERK1/2 면역 조직 화학 염색을 시행하였고 각각의 염색 정도와 임상 병리학적 인자들과의 상관관계를 분석하였다. 파라핀 샘플의 면역 조직 화학 염색 결과를 검증하기 위해 16개의 신선 냉동 CCRCC 샘플을 이용하여 western blot 분석을 통해 PD-L1과 p-ERK1/2 단백질 발현의 상관관계를 분석했다. 결과: 본 연구에서는 Caki-1 CCRCC 세포주를 대상으로 ERK1/2 경로의 자극 및 억제에 대한 PD-L1 발현의 변화를 western blot 분석으로 확인하였다. 이 변화는 Caki-2 세포주에서는 확인되지 않았다. 또한 파라핀 샘플의 면역 조직 화학 염색을 통해 p-ERK1/2 발현과 PD-L1 발현 사이의 양의 상관관계를 발견하였으며 (Pearson r=0.324, p<0.001) 신선 동결 수술 조직의 western blot 분석으로 그 상관관계를 재확인했다. (Pearson r=0.748, p=0.001) 결론: 이 연구를 통해 지금까지 알려지지 않았던 CCRCC에서의 PD-L1 발현의 새로운 기전으로 ERK1/2-PD-L1경로를 세포실험 및 생체조직 분석을 통해 확인하였다. 본 연구에서 확인한 CCRCC의 PD-L1 발현에 관여하는 ERK1/2 경로는 향후 CCRCC의 발병 기전의 새로운 과정을 밝히는데 이용될 것이며, p-ERK1/2 및 PD-L1 면역 조직 화학 염색 결과의 조합은 추후 항 PD-1/PD-L1 치료에 대한 반응 예측에 이용될 것이다.Abstract i Contents iv List of abbreviations v Introduction 1 Material and Methods 4 Results 8 Discussion 16 References 23 Tables 35 Figures 38 Abstract in Korean 55Docto

척추동물아문 내 다른 계통 간 대진화를 이해하기 위한 생물정보학적 접근

학위논문(박사) -- 서울대학교대학원 : 자연과학대학 협동과정 생물정보학전공, 2022. 8. 김희발.생물정보학은 디지털화된 유전서열정보를 토대로 다양한 생명현상의 원리를 규명하고 이를 활용해 인류의 삶의 질을 향상하는 것을 목적으로 할 것이다. 생물정보학적 연구는 각 종을 대표하는 표준유전체 구축으로 일반적으로 시작되고 미소 혹은 대진화에 대한 후속 연구를 진행한다. 비록 짧은 단편 해독 기술이 유전체 시대를 열었지만, 짧은 단편의 조립은 낮은 연결성이나 오류가 포함된 유전자 주석 등의 심각한 문제들을 가진다. 긴 단편 해독 기술은 염색체 수준의 주석 (scaffolds)에 필수적인 보다 긴 컨티그 (contig) 조립을 생산할 수 있다. 짧은 단편에서 긴 단편으로 변화하는 페러다임에 발 맞추어, 본 논문은 표준유전체 구축에서 비교유전체 분석까지 이어지는 일련의 생물정보학적 분석에 대한 집약적 연구를 수행했으며, 이는 다양한 척추동물 종들의 대진화를 이해하는 것이 목적이다. 제 1장에서는 연구의 일반적인 배경지식을 정리하였다. 첫째로, 염색체 수준의 주석을 달성한 표준유전체 구축의 페러다임 변화를 설명했다. 다음으로, 특이적 형질에 관련된 분자 진화를 규명하는 비교유전체 분석 방법 및 사례를 정리했다. 제 2장에서는 표준유전체를 구축한 사례로서, 대한민국의 고유종인 큰볏말뚝망둥어의 염색체 수준 표준유전체를 구축했다. 척추동물 유전체 프로젝트와 국제 협력을 통해 4가지 최신 유전체 해독기술들 (Pacbio CLR, 10X Genomics linked reads, Bionano optical mapping, 그리고 Arima Genomics Hi-C)을 활용하여, 기존 표준유전체와 비교해 연결성 (continuity, Scaffold N50 기준)이 약 100배 향상되고 총 25개의 염색체를 가진 고품질 표준유전체를 완성했다. 또한, Pacbio Isoseq전사체 데이터를 유전자 주석에 활용하여 총 24,744개의 유전자를 발굴했다. 제 3장에서는 표준유전체 품질 평가 방법과 비교유전체학적 분석을 접목한 사례로서, 분화 시기가 오래된 종 간에도 BUSCO 유전자를 활용해 염색체 수준의 진화 양상을 탐색하는 방법과 척추동물 내에서 사례를 제시했다. 또한, 포유류, 조류, 어류 등 다양한 척추동물의 표준유전체에서 후속 분석 상의 문제를 야기하는 허위 소실 및 중복 오류를 탐색하는 방법과 사례를 제시하고 발생원인을 밝혔다. 제 4장에서는 기존의 비교유전체학적 분석을 적용한 사례로서, 실러캔스를 포함하는 육기아강 단계통 파생적 진화에 대한 분석을 통해 육상 적응 및 사지 출현의 분자 기작을 규명했다. 제 5장에서는 새로운 비교유전체학적 분석을 적용한 사례로서, 발성학습 조류 및 대조군 각각의 다계통 수렴 진화에 대한 분석을 통해 아미노산 수렴의 진화적 법칙을 제안하고 발성 학습에 연관된 후보 유전자를 발굴했다. 이러한 표준유전체 구축에서부터 비교유전체 분석으로 이어지는 생물정보학적 접근을 통해 규명된 주요 연구결과 중에, 염색체 상 텔로미어 서열 분포 및 아미노산 수렴 진화의 원리는 척추동물 외에 다른 분류 군에서도 비교될 기준이 될 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 사지 발달 및 발성 학습에 연관된 후보 유전자를 발굴한 비교유전체학적 접근법은 전 세계 다양한 생물들의 다양한 유용 형질에 연관된 유용 유전자를 발굴하는데 활용될 수 있을 것이다.Bioinformatics aims to improve the quality of life of mankind by decoding molecular mechanisms of biological phenomena based on digitalized sequence information of various species. It generally begins with a construction of reference genomes representing each species and moves on downstream analyses for microevolution within species and macroevolutions between species. Although short-read sequencing technologies initiated genomics era, the short read assemblies had critical problems for lower continuity and erroneous gene annotations causing mis-interpretations. Long read sequencing technologies improved assembly continuities fundamental to chromosome-level scaffolds and corrected false annotations. Following up the paradigm shift from short-reads to long-reads, here, I performed a series of bioinformatic analyses to understand macroevolutions of various vertebrate species from reference genome construction to comparative genome approaches. Chapter 1 summarized the general background of this dissertation. First, it described the paradigm shift of the reference genome constructions achieving chromosome-scale scaffolds. Next, comparative genomic approaches for specific traits were summarized. Chapter 2, as a case of constructing a reference genome, illuminated a chromosome-level reference genome of giant-fin mudskipper, an endemic species in republic of Korea. Based on the four latest genome sequencing technologies (Pacbio CLR, 10X Genomics linked reads, Bionano optical mapping, and Arima Genomics Hi-C) in the international cooperation with the Vertebrate genomes project, it improved the 100-fold longer continuity (Scaffold N50) with a total of 25 chromosomal-level scaffolds compared to that of the previous genome. In addition, a total of 24,744 genes were annotated with Pacbio Isoseq transcriptome data. In Chapter 3, as a case of combining the reference genome quality evaluation method and comparative genomic analyses, a method was developed to explore the chromosomal evolution between vertebrate species in distant lineages focusing on the BUSCO genes. In addition, it suggested methods for detecting false loss and duplication errors that cause problems in downstream analyses in reference genomes of various vertebrate lineages, such as, mammals, birds, and fishes, and revealed how those kinds of errors occurred. In Chapter 4, as a case using the existing comparative genomic approaches, the molecular mechanisms of terrestrial adaptation and limb emergence were identified by applying the series of analyses for apormorphic evolution of the monophyletic lineage of lobed-fin fishes including coelacanths and human. In Chapter 5, as a case developing a new comparative genomic approach, the rule of amino acid convergence was proposed and candidate genes related to vocal learning were discovered through the multi-omic analyses for convergent evolution between polyphyletic lineages of vocal learning bird and control groups. Among the major findings of this study based on the bioinformatics approaches from the reference genome construction to comparative genomic researches, telomere sequence distributions on chromosomes and the principles of amino acid convergence would be a standard for comparisons in various lineages. In addition, the systemized comparative genomic approaches that identified candidate genes involved in limb development and vocal learning may be utilized to discover new candidate genes associated with various useful traits of living things in the world.Chapter 1. LITERATURE REVIEW 1 1.1 Paradigm shift in reference genome constructions 2 1.2 Comparative genomics for specific traits 3 Chapter 2. CHROMOSOME-LEVEL GENOME ASSEMBLY OF PERIOPHTHALMUS MAGNUSPINNATUS: AN INDIGENOUS MUDSKIPPER IN THE YELLOW SEA 5 2.1 Abstract 6 2.2 Introduction 7 2.3 Materials and Methods 9 2.4 Results and Discussion 13 Chapter 3. COMPARATIVE GENOMIC APPROACHES TO DETECT ERRONEOUS GENES IN REFERENCE GENOMES AND TO VISUALIZE CHROMOSOME EVOLUTION ACROSS VERTEBRATES 24 3.1 Abstract 25 3.2 Introduction 26 3.3 Materials and Methods 28 3.4 Results and Discussion 32 Chapter 4. COELACANTH-SPECIFIC ADAPTIVE GENES GIVE INSIGHTS INTO PRIMITIVE EVOLUTION FOR WATER-TO-LAND TRANSITION OF TETRAPODS 59 4.1 Abstract 60 4.2 Introduction 61 4.3 Materials and Methods 63 4.4 Results 69 4.5 Discussion 79 Chapter 5. AMINO ACID CONVERGENCES BETWEEN INDEPENDENT LINEAGES IN BIRDS GIVE EVOLUTIONARY INSIGHTS INTO AVIAN VOCAL LEARNING 85 5.1 Abstract 86 5.2 Introduction 87 5.3 Materials and Methods 89 5.4 Results 98 5.5 Discussion 159 GENERAL DISCUSSUSION 167 REFERENCES 168 요약(국문초록) 176박

과학과 기술의 융합을 통한 조직의 탐색적 혁신 연구: 지식 및 조직의 특성을 중심으로

학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 공과대학 협동과정 기술경영·경제·정책전공, 2017. 8. 강진아.최근 기술의 발달이 점점 고도화되고 기술 수명주기가 점점 단축되고 있다. 새로운 기술 개발에 있어 많은 비용이 요구되고 있음에도 불구하고, 성공적인 기술 개발의 불확실성도 높아져 연구 조직에서는 투자 대비 위험성도 함께 증가하고 있다. 또한 심화되는 조직 간의 경쟁은 기술의 상업적인 성공 가능성도 낮추는 요인으로 작용한다. 이에 기업과 같은 조직에서는 연구 개발에서의 위험을 회피하고자 주로 활용(exploitation)적 혁신 활동에 집중하는 경향이 있다. 그러나 활용적 혁신은 단기적인 성과와 점진적인 개선에만 집중하기 때문에, 기술의 단절적 변화가 잦은 현 경쟁 환경에서 조직의 경쟁 우위를 유지하기 어렵게 한다. 이에 최근 연구에서는 조직의 장기적인 생존을 위해 끊임없이 새로운 지식을 탐색(exploration)하여 패러다임을 변화시킬 수 있는 탐색적 혁신을 추구하고 이를 위한 연구 개발 활동의 비중을 늘려야 한다고 강조하고 있다. 탐색적 혁신 활동의 중요성이 점점 증가함에 따라, 새로운 기술 분야 및 지식을 목적으로 한 탐색적 연구 개발이 기술 혁신에 긍정적인 영향을 준다는 상당수의 연구들이 수행되었다. 그 중에서도 기술이 복잡해지고 있는 오늘날의 환경을 감안하여, 기술에 대한 탐색을 넘어 연구 개발의 원리적 이해를 도울 수 있는 기초 과학 지식에 대한 탐색을 강조하는 연구들이 최근 주목받고 있다. 조직이 성공적인 혁신을 달성하기 위해서는 기술과 같이 응용 지식의 활용이라는 경계를 벗어나, 현상과 작동의 원리를 이해할 수 있는 근본적인 아이디어로부터 출발해야 한다는 것이다. 더 나아가 기초 과학 지식은 혁신의 결과물을 미리 예상할 수 있게 하여, 기술의 불확실성을 낮추고 연구 개발 과정에서 발생될 수 있는 시행착오를 줄일 수 있게 한다. 이에 기업과 같은 조직은 대학 및 연구소들 과의 협력을 강화하여 적극적으로 산업 혁신에 기초 과학 지식이 접목될 수 있도록 시도하고 있다. 언급한 바와 같이 학계와 실무에서 모두 기초 과학과 기술의 융합에 기반한 탐색적 연구 개발의 중요성을 강조하고 있다. 그럼에도 불구하고 과학과 기술의 융합에 초점을 맞춘 조직의 탐색적 연구 개발 활동과 관련한 연구는 아직 부족한 실정이다. 먼저 지식의 관점에서, 과학과 기술 지식의 융합이 혁신에 미치는 효과에 대해서는 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 또한 조직 행동의 측면에서, 조직이 탐색적 연구 개발을 수행하기 위한 전략을 수립하는 것에 영향을 미치는 조직 내부적인 요인에 대한 이해가 부족하다. 마지막으로 외부 조직과의 협력을 통해 탐색적 연구 개발을 수행하고자 하는 경우에도, 협력에 의한 혁신 성과를 증진시키는 요인들에 대한 이해가 필요하다. 이에 본 논문에서는 조직의 탐색적 연구 개발 활동과 혁신 성과를 결정하는 요소들을 밝혀내고 그에 따른 영향을 분석하고자 한다. 구체적으로 지식 측면, 조직 내부 측면, 조직 외부 측면 과 같은 세 가지 관점에서 분석함으로써 통합적인 시각을 제공하고자 한다. 우선 지식의 수준에서 기초 과학과 기술의 융합 효과를 검증함으로써, 탐색적 연구 개발이 실질적으로 조직의 혁신 성과를 향상시킨다는 점을 규명한다. 그 다음으로 조직에서 탐색적 연구 개발 활동을 확대하는 전략 수립에 영향을 미치는 요인으로, 조직 내부의 최고 경영진에 의한 영향을 제시한다. 마지막으로 기업이 외부 기초 과학 지식을 도입하고자 대학 및 연구소와 같은 외부 조직과의 협력을 할 때 고려해야 하는 요소들을 분석한다. 구체적으로, 3장에서는 지식 관점에서 기초 과학과 기술의 융합의 효과가 혁신에 미치는 영향에 대해서 분석하였다. 기초 과학 지식은 현상에 대한 단편적인 시각을 벗어나게 할 뿐만 아니라 보다 근본적인 혁신의 원리를 이해하게 하여, 기술적 문제 해결에 있어 최적에 가까운 해답을 도출하는 것을 가능하게 한다. 이에 본 연구에서는 기술 혁신을 지식의 단위에서 파악하여, 기초 과학 지식의 사용 비율 및 해당 혁신의 영향력과 관계를 파악하였다. 그 결과 기초 과학 및 기술의 융합과 혁신의 영향력의 관계는 양의 관계를 보이다 점점 체감하는 역-U (inverted-U) 관계를 갖는 것으로 나타났다. 또한 조직의 과학 역량, 지역에서의 지식 확산 및 과학 지식의 성숙도가 융합과 혁신의 관계에 양의 조절 효과를 미치는 것을 규명하였다. 이 결과는 과학과 기술의 융합의 중요성을 실증적으로 규명하였을 뿐만 아니라, 융합의 성과를 증진시킬 수 있는 요인을 밝힘으로써 조직의 연구 개발 전략의 토대를 제시한다. 4장에서는 조직의 연구 개발 활동과 조직의 최고 경영진의 관계를 살펴보았다. 조직 행동은 최고 경영진의 특성 및 인식 기반에 영향을 받는다는 상층부 이론 (upper-echelon) 관점을 도입하여, 조직의 연구 개발 활동과 최고 경영진의 관계를 분석하였다. 최고 경영진 개인이 과거에 연구 개발 관련 직무 경험이 있거나, 이학 및 공학의 교육을 받은 경우 혁신을 추구하는 인식 기반이 형성되어 결국 조직 행동에도 영향을 주게 된다. 실증분석을 통해, 최고 경영진에 혁신 경험이 있는 구성원 비율이 높을수록 연구 조직에서는 탐색적 연구 개발 활동의 비중이 증가하는 것으로 나타났다. 더 나아가 혁신의 경험을 지닌 개인이 최고 경영진으로써의 재임 기간이 길수록 해당 조직에서는 탐색적 연구 개발 활동이 더 확대되는 것으로 분석되었다. 위의 결과를 통해 과학 및 기술 지식에 대한 탐색적 연구 개발 활동을 적극적으로 수행하기 위해서는 조직 내부의 의사 결정권자들의 혁신에 대한 의지와 연구 지속에 대한 뒷받침이 중요하다는 것을 유추할 수 있다. 이는 탐색적 활동에 의한 혁신 성과는 오랜 기간에 걸쳐 발생하고, 특히 기초 과학 지식을 접목한 탐색 활동은 소모되는 비용이 높아 일시적으로 조직의 재무 상황이 악화될 수 있기 때문이다. 그럼에도 불구하고 혁신을 추구하는 연구 조직에서는 재무, 회계, 법, 경영과 관련된 전통적인 최고 경영진의 구성을 벗어나 이공계 출신 및 연구 개발의 경험이 있는 경영진의 비율을 확대해야 할 필요성을 제언한다. 마지막 5장에서는 외부 조직의 기초 과학 지식을 이용하기 위한 제휴(alliance)에 대해서 분석하였다. 기업과 같이 주로 기술에 집중된 산업 혁신을 추구하는 조직에서는 외부의 기초 과학 연구 기관과 제휴를 맺어 과학 지식을 이전 받고자 한다. 이 때 제휴 파트너 선택에 있어 기술을 위주로 하는 기업은 과학과 같이 상이한 지식을 다루는 기초 연구 기관에 대한 정보 격차로 인하여 적절한 제휴 파트너 선정에 어려움을 겪을 수 있다. 이에 본 연구에서는 지식 기반 관점에서 두 상이한 조직의 지식적인 특성을 분석하여 제휴 후 성과를 향상시키는 요소를 규명하였다. 분석 결과, 제휴 파트너인 기초 과학 기관의 연구 역량, 지식 다양성 및 제휴 기업과의 지식 유사성이 제휴 후 혁신 성과에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 특히 제휴 기업이 기초 과학의 역량의 수준은 위의 관계에 양의 조절 효과를 준다고 분석되었다. 본 연구 결과를 통해, 기업의 입장에서 잠재적인 기초 연구 파트너를 탐색할 때 고려해야 할 요소를 제시하였다. 더 나아가 산학연의 협력과 같이 서로 다른 지식의 확산을 목적으로 하는 제휴에서, 기업과 연구 기관과의 상호 지식적 특성이 제휴 후 성과에 영향을 준다는 점을 시사한다. 본 논문의 연구 결과는 다음과 같은 의의를 제시한다. 첫째, 기존 연구에서 과학 및 기술을 각각 분석한 것을 확장하여, 융합의 관점에서 과학과 기술을 동시에 분석하였다. 기술 혁신의 영향력을 높이기 위해 연구 개발 단계에서 적정 수준의 기초 과학 지식을 적용해야 한다는 연구 전략 수립의 근거를 제시한다. 한정된 자원으로 연구 개발을 수행하는 조직에서는 과학과 기술의 융합을 통해 연구 개발의 효율성을 개선하여 궁극적으로는 혁신의 질을 높일 수 있게 된다. 둘째, 다양한 수준에서 탐색적 혁신 활동을 분석하였다. 지식 측면, 조직 내부 측면 및 조직 외부 측면의 3가지 측면에서 분석을 실시함으로써, 탐색적 혁신 활동에 대한 통합적인 이해를 높였다. 마지막으로, 탐색적 혁신 성과에 영향을 미치는 다양한 요소들을 검증하였다. 기초 과학 지식 이전에 영향을 미치는 요소를 지식과 조직의 특성으로 구분하여 다각도로 제시함으로써 탐색적 혁신 전략 수립에 있어 필요한 판단 기준을 제공한다. 종합하자면 혁신을 이루기 위한 다양한 지식의 적용이 중요한 상황에서, 본 연구는 과학과 기술의 융합을 기초로 하는 혁신의 중요성을 강조하고 있다. 동시에 기초 과학에 기반한 탐색적 혁신 활동의 특성을 이해하는 데 필요한 요소를 규명 및 제시하고 있다.Recently, the development of technology has become more advanced while the life cycle of technology has been shortened. Despite the considerable resources invested in accomplishing innovation, the uncertainty of the research and development (R&D) process as well as the risks inherent in investments into R&D are increasing. Hence, intensified competition lowers the possibility of commercially successful R&D outputs. Therefore, organizations such as industrial firms tend to focus on exploitative innovation activities to avoid the inherent risks of R&D. However, the outcomes of exploitative innovation focus only on short-term performance and incremental improvement, which makes it difficult to maintain a competitive advantage in competitive environments, where discontinuous changes in technology are frequent. Therefore, recent literature emphasizes the importance of explorative innovation that allows to change paradigms by exploring new knowledge in various fields for the organizations long-term survival. Also, it also elucidates the importance of increasing the proportion of explorative R&D among organizations R&D activities. As the importance of explorative R&D activities increases, several studies have been conducted that explorative R&D, aiming at new technology development and knowledge acquisition, has a positive effect on technological innovation. Among these studies, research that emphasize exploration of science knowledge, which can help researchers to understand the basic principles of natural phenomena, have recently attracted increasing attention. In order for R&D organizations to accomplish successful innovation, they must depart from the boundaries of applying applied knowledge like technology, and start with fundamental ideas that can help them understand the principles of phenomena. In this respect, basic scientific knowledge enables anticipation of the outcomes of innovation, thereby reducing the uncertainty of R&D as well as reducing the trial and error of the R&D process. Consequently, industrial firms are trying to strengthen their cooperation with scientific organizations such as universities and research institutes in order to actively incorporate scientific knowledge into their industrial innovation. Both academics and practitioners emphasize the importance of explorative R&D based on both science and technology. Nonetheless, research on explorative R&D activities focusing on the convergence of science and technology is still lacking. First, from the viewpoint of knowledge, the effect of convergence between science and technology on innovation has not yet been clarified. Also, in terms of organizational behavior, there is a lack of understanding of internal organizational factors that affect the organizations strategy for conducting explorative R&D. Last, even if industrial firms intend to conduct explorative R&D through cooperation with external scientific partners, they need to understand the factors that can enhance the innovation performance gained through the collaboration. Therefore, this dissertation identifies the determinants of explorative R&D based on science and their effects on the innovations. Specifically, this study tries to provide an integrated view by analyzing it from three different perspectives: knowledge, internal organization, and external organizational aspects. First, this thesis verifies the effects of convergence between science and technology on innovation at the knowledge level. Second, this study suggests the top management team (TMT) within the R&D organization as a key factor influencing the strategy for expanding explorative R&D activities in the organization. Last, this dissertation analyzes the factors that should be considered when industrial firms are collaborating with external scientific partners such as universities and government-funded research institutes to access external scientific knowledge. Chapter 3 analyzes the effects of the convergence between science and technology on innovation from the viewpoint of knowledge. Scientific knowledge not only allows to move away from a fragmentary perspective on phenomena, but also enables to understand more fundamental principles and to find solutions that are closest to the optimal solution. Empirical results show a positive curvilinear relationship between an increasing proportion of science in innovation and innovation impact. Chapter 3 also introduces empirical evidences that shows that the scientific capacity of the R&D organization, regional scientific knowledge spillover, and the maturity of scientific knowledge positively moderate the relationship between the convergence of science and technology and innovation impact. These results not only demonstrate the importance of applying scientific knowledge in industrial R&D, but also reveal the factors that can enhance the innovation performance of convergence. Chapter 4 examines the relationship between organizations R&D activities and its top management team (TMT) by employing upper-echelon theory, which argues that the organizational behavior is influenced by the characteristics and perceptions of the TMT. When TMT members have previous functional experience in R&D, or have been educated in science or engineering, they are perceived to pursue innovation, which ultimately influences the organizations R&D strategy. The empirical analysis shows that the higher the percentage of top executives who have innovative experiences, the higher the proportion of explorative R&D activities in the organization. Furthermore, the longer an individual has experience as a top manager, the more the firm conducts explorative R&D activities. In order to actively conduct explorative R&D activities on science and technology, it can be inferred that decision-makers in organization must be willing to innovate and support the continuation of explorative activities. This is because explorative innovations are accomplished after a long period of time and explorative R&D that incorporates scientific knowledge is costly and might cause temporary financial shocks to the organization. Nonetheless, Chapter 4 suggests the necessity for R&D organizations to expand the proportion of top managers who have innovative experiences beyond the traditional top executive involvement in finance, accounting, law, and management. Chapter 5 analyzes alliances which were formed for the purpose of gaining access to the external scientific knowledge of scientific partners. R&D organizations that pursue industry-focused technology innovation often seek to access scientific knowledge by partnering with scientific research institutes. Due to information asymmetry, however, technology-based firms may have difficulty in selecting appropriate scientific partners. Chapter 5 investigates the knowledge characteristics of the two different organizations, industrial firms and scientific institutes, and identifies the knowledge factors that improve post-alliance innovation performance. Empirical results show that the scientific partners research capacity, knowledge diversity, and knowledge similarity with the industrial firm are positively influencing post-alliance innovation performance. In particular, the level of the industrial firms scientific capacity is found to have a positive moderation effect on the above relationships. Overall, Chapter 5 presents knowledge factors to be considered by industrial firms when searching for potential scientific partners. The results of this dissertation suggest the following implications: First, from the perspective of convergence, this dissertation analyzed both science and technology simultaneously. In order to increase the influence of innovation, it is necessary to establish a R&D strategy that applies the appropriate scientific knowledge during the initial invention stage. The efficiency of R&D can be improved through the convergence of science and technology, which also results in an increase of innovation quality. Second, this dissertation analyzed various aspects of explorative R&D activities. The analysis from the perspectives of the knowledge and the organizations internal and external environment increases the understanding of science-based explorative R&D activities. Last, this thesis examined various factors influencing explorative innovation. Together, this study emphasizes the importance of explorative innovation based on scientific disciplines. At the same time, this study identifies and suggests the factors necessary to understand the characteristics of science-based explorative R&D activities.Chapter 1. Introduction 1 1.1 Backgrounds 1 1.2 Research purpose 4 1.3 Research outline 5 Chapter 2. Literature Review 11 2.1 Organizations R&D strategy and science 11 2.1.1 Two directions of R&D strategy 11 2.1.2 Role of science in R&D process 13 2.2 Effects of convergence on innovation 15 2.2.1 Convergence of science and technology 15 2.2.2 Factors influencing the relationship between convergence and innovation 18 2.3 Organizational factors and explorative R&D 22 2.3.1 Organization internal factor: top management team 22 2.3.2 Organization external factor: upstream alliance 26 Chapter 3. Convergence between Science and Technology 30 3.1 Introduction 30 3.2 Research hypotheses 34 3.2.1 Effects of the convergence of science and technology on innovation 34 3.2.2 Organizations scientific capacity 36 3.2.3 Regional scientific knowledge spillover 38 3.2.4 Scientific knowledge maturity 40 3.3 Methods 42 3.3.1 Data 42 3.3.2 Variables 45 3.3.3 Model 50 3.4 Results 51 3.4.1 Additional analysis 59 3.5 Discussions 63 Chapter 4. Top Management Team (TMT) and Firms R&D Propensity 67 4.1 Introduction 67 4.2 Research hypotheses 71 4.2.1 Top management team background and the firms R&D direction 71 4.2.2 Moderating effect of TMT members average tenure 73 4.3 Methods 76 4.3.1 Data 76 4.3.2 Variables 78 4.4 Results 84 4.4.1 Additional analysis 95 4.5 Discussions 99 Chapter 5. Scientific Knowledge Transfer in Upstream Alliance 103 5.1 Introduction 103 5.2 Research hypotheses 106 5.2.1 Research performance of scientific partner 106 5.2.2 Knowledge diversity of scientific partner 108 5.2.3 Knowledge stock of scientific partner 110 5.2.4 Knowledge base similarity with scientific partners 112 5.2.5 Internal scientific capability of focal firm 113 5.3 Methods 116 5.3.1 Data 116 5.3.2 Variables 118 5.4 Results 124 5.4.1 Additional analysis 134 5.5 Discussions 137 Chapter 6. Conclusive remarks 140 6.1 Summary and contributions 140 6.2 Limitations and future research 148 Bibliography 156Docto

Seeking a Better System for the Better Neonatal Care in Korea

Due to the decreasing birth rate and the increasing percentage of babies in need of neonatal intensive care, the Korean government has changed its policy to support the institutions that need neonatal intensive care units (NICU). In order to keep up with this change, it is critical to further publicize and educate the importance of neonatal intensive care and newborn baby care because it is the duty of our society to decrease the rate of neonatal death. The most likely reason for the sudden decrease of the neonatal death rate in Korea is probably the advancement of neonatology. Although the constant efforts by neonatologists to improve the quality of the treatment of newborn babies have decreased the neonatal death rate, the general support for neonatal intensive care is still insufficient, as a result of impractical medical fees and the shortage of health care providers for neonatal intensive care compared to in other developed countries. In conclusion, the support from the government through the increment of medical insurance fee is needed to improve the medical environment including neonatal intensive care, which, in turn, could secure general investment and international competitiveness.ope

Bilirubin Metabolism and Bilirubin Encephalopathy

During the last 30 years, there has been much advances in the understanding of pathogenisis of neonatal hyperbilirubinemia, but the risk of bilirubin encephalopathy are still remained for the high risk neonates. The mechanisms of bilirubin encephalopathy are not thouroughly understood. Various theories may explain bilirubin transport acoss the blood-brain barrier. Free bilirubin, not bound to albumin, can enter the brain. The permeability of the blood brain barrier to bilirubin or albuimin and bilirubin binding may play an important role in the bilirubin encephalopathy. Bilirubin binding ability of Korean infants, similar to American infants, is shown to be less than that of adults. Factors influencing bilirubin-albumin binding, such as acidosis, hypoxia, sepsis, hypothermia, hypoglycemia and immaturity should be considered for neonates at high risk of bilirubin encephalopathy. Free bilirubin is found to be significantly increased in preterm infants with low albumin level. Sulfisoxazole inhibits the bilirubin-albumin binding that resulted in increased free bilirubin concentrations even at low total bilirubin levels. Phenobarbital has no effects on bilirubin binding capacity of albumin. Phototherapy for 48 hours has no influence on bilirubin-albumin binding capacitiy and affinity. Auditory evoked repsonse (ABR) changes in the form of I, III, and IV wave reduction are associated with brainstem and cerebellum bilirubin deposition. Since early detection of bilirubin neurotoxicity is promising for improving outcome for high risk neonates, ABR and other electrophysiological measure will be useful.ope

Comparisons of Physical and Biological Activities between Newfactan®, Surfacten®, Exosurf®

Purpose: Neonatal respiratory distress syndrome (RDS) is caused by the deficiency of pulmonary surfactants in the newborn. We aim to determine and compare the physical and biological activities of the three surfactants currently on the market, namely Newfactan®, Surfacten® and Exosurf®. Methods: For physical activities, we performed the stable microbubble test (SMR) and Pulsating Bubble Surfactometer (PBS). The minimum and maximum surface tensions measured at 1 and 5 minutes allowed us to create the surface-tension diagrams, from which the compressibility at a surface tension of 10 mN/m was calculated for all three products. The biological activities were compared using the pressure-volume curves measured from premature rabbit fetuses. Results: For all three products, the concentration of surfactant and the number of stable microbubbles exhibited a proportional increase in relationship. For both Newfactan® and Surfacten®, the minimal surface tensions were lower than 10 mN/m at 1 and 5 minutes. Hysteresis was evident at 1 and 5 minutes for both Newfactan® and Surfacten®, and their surface tensions were reduced below 10 mN/m at 20% surface compression. As for Exosurf®, all the hysteresis measurements were below expectations, and the reduction in surface tension during compression was also minimal. The compressibilities at a surface tension of 10 mN/m and measured at 1 and 5 minutes for Newfactan® and Surfacten® were less than 0.020 cm/dyne at almost concentrations. The pulmonary surface areas of the fetal rabbits were, after aeration by a maximum of 30 cmH2O, adequately maintained after decompression to 5 cmH2O in the groups treated with Newfactan® and Surfacten®. However, the lung volume was not maintained upon decompression to 5 cmH2O in the groups treated with Exosurf®. Conclusions: Newfactan®and Surfacten® were effective agents in prevention of pulmonary collapse in premature lungs.ope

Oxygenation index as a respiratory parameter of respiratory distress syndrome in preterm infants

PURPOSE: To examine whether changes of oxygenation index (OI) by postnatal age were different by the number of surfactant administration, and different between subgroups of survival and death. METHODS: From January 2005 to June 2006, preterm infants (n=84) diagnosed as respiratory distress syndrome (RDS) and treated with surfactant and ventilator were included. They were divided into two groups: Group I (n=54) was infants received surfactant, one time and Group II (n=30) was infants received surfactant, two times. We also categorized group I & II infants into two subgroups in each group: survival group and death group. We calculated OI at birth, 24 hr, 48 hr and 72 hr after birth. RESULTS: Gestational age (30.1+/-2.6 wk vs 28.4+/-3.4 wk) and birth weight (1,478+/-442 g vs 1,199+/-495 g) were different between group I and group II. In preterm infants with RDS, the changes of OI by postnatal age were different between groups (P=0.001) and different with time change (P<0.001). In group I, the OI of survival subgroup showed decreasing by postnatal age compared with death subgroup, but was not significantly different between subgroups. In group II, the change of OI was not different between survival and death. CONCLUSION: These findings suggest that OI helps to predict the respiratory condition in preterm infants with RDS.ope

Positive Maternal C-Reactive Protein Predicts Neonatal Sepsis

PURPOSE: To evaluate the diagnostic performance of maternal inflammatory marker: C-reactive protein (CRP) in predicting early onset neonatal sepsis (that occurring within 72 hours after birth). MATERIALS AND METHODS: 126 low birth weight newborns (gestation 32±3.2 wk, birth weight 1887±623 g) and their mothers were included. Neonates were divided into sepsis group (n=51) including both proven (positive blood culture) and suspected (negative blood culture but with more than 3 abnormal clinical signs), and controls (n=75). Mothers were subgrouped into CRP positive ≥1.22 mg/dL (n=48) and CRP negative <1.22 mg/dL (n=78) group, determined by Receiver Operating Characteristic curves, and odds ratio was calculated for neonatal sepsis according to maternal condition. RESULTS: Maternal CRP was significantly higher in neonatal sepsis group than in control (3.55±2.69 vs. 0.48±0.31 mg/dL, p=0.0001). Maternal CRP (cutoff value >1.22 mg/dL) had sensitivity 71% and specificity 84% for predicting neonatal sepsis. Maternal CRP positive group had more neonatal sepsis than CRP negative group (71% vs. 29%, p<0.001). Odds ratio of neonatal sepsis in maternal CRP positive group versus CRP negative group was 10.68 (95% confidence interval: 4.313-26.428, p<0.001). CONCLUSION: The risk of early onset neonatal sepsis significantly increased in the case of positive maternal CRP (≥1.22 mg/dL). In newborn of CRP positive mother, the clinician may be alerted to earlier evaluation for possible neonatal infection prior to development of sepsis.ope

Urokinase Treatment for Aortic Thrombus in Preterm Infants

Purpose : Aortic thrombus is a rare but serious complication in neonates, usually associated with central vessel catheterization. Currently treatment of asymptomatic aortic thrombus in preterm infants is controversial. We evaluated effects of urokinase in preterm infants with aortic thrombi. Methods : We studied 12 preterm infants in whom umbilical arterial catheterizations were performed and subsequently aortic thrombi were detected. In six patients bolus doses of urokinase 4,400 IU/kg were injected, followed by continuous infusions of 4,400 IU/kg/hr. The mean duration of urokinase use was 11 days (6-13 days). The other six patients who did not receive urokinase served as controls. The two groups were compared for changes in the size of thrombi. Results : The initial sizes of aortic thrombi upon detection were similar, although the diagnoses were made earlier in urokinase group than in controls. The days to 50% reduction in size of thrombi were significantly shorter in urokinase group, as were the days to complete resolution. One infant in urokinase group and 2 infants in control group had persistent aortic thrombi up to 90 days of follow-up. Intracranial hemorrhage and disseminated intravascular coagulopathy were absent in all 12 cases. Conclusion : Urokinase administration could be an effective therapy for preterm neonates with aortic thrombi. It significantly reduces the size of the thrombus and shortens the days to complete resolution.ope

Comparison of Ibuprofen and Indomethacin for Treatment of Patent Ductus Arteriosus (PDA) in Preterm and Term Infant

PURPOSE: Ibuprofen and indomethacin has been used in treatment of patent ductus arteriosus (PDA). In Korea, we have a little experience about ibuprofen. We aim to evaluate effect and adverse reaction of two medications in preterm and term infants. METHODS: The medical records of 24 infants who were admitted at Gangnam Severance hospital NICU diagnosed as PDA and underwent indomethacin treatment from November 2009 to July 2010, and 22 infants who underwent ibuprofen treatment from March 2009 to October 2009 were analyzed. Diagnostic criteria showed as the diameter of ductus arteriosus measured was 1.5 mm and left atrium to aortic root ratio was 1.3 by echocardiography with significant clinical symptom. RESULTS: There was no significant difference between ibuprofen and indomethacin group in gestational age, birth weight, Apgar score and diameter of ductus arteriosus. The rate of PDA closure for 1st trial showed 79% (19/24) in ibuprofen group and 72% (16/22) in indomethacin group. For 2nd trial the rate was 80% (4/5) and 71% (5/7) respectively. There was no difference between two groups in the ratio of increased serum creatinine level, decreased urine output and cumulative dose of furosemide. Incidence of gastrointestinal bleeding, intraventricular hemorrhage and chronic lung disease showed no significant difference between two groups. For term infants, the rate of closure is similar between two groups. CONCLUSION: There was no difference in effect for PDA closure between ibuprofen and indomethacin in preterm and term infants. In addition, there was no significant difference in the rates of adverse reaction between ibuprofen and indomethacinope