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01 iAOP (AOP for inhalation toxicity screening)
흡입독성 (COPD, 천식, 폐섬유화) AOP 및 대체시험법 개발 (한국환경산업기술원, 2017-2021)
"Development of AOP and alternative tests for inhalation toxicity (COPD, Asthma and Lung fibrosis)" - KEITI (2017-2021)
이 프로젝트는 환경부를 통해 한국환경산업기술원(KEITI)에서 재정 지원을 받아 2021년에 완료되었습니다.
주요 목표는 흡입 독성물질을 스크리닝하기 위한 독성발현경로 (AOP) 및 대체시험법을 개발하는 것입니다.
이를 위해 먼저 문헌 고찰 및 실험 검증을 통해 폐섬유화, 천식, COPD에 대한 AOP를 개발하고, 국제인증을 위하여 개발한 AOP를 AOP-Wiki와 OECD AOP 개발 프로그램에 등록하였습니다.
개발한 AOP를 기반으로 흡입 독성을 평가하기 위해 화학물질의 구조를 기반으로 독성을 예측하는 QSAR 모델을 개발하였습니다.
또한 환경물질에 대해 in silico 분자도킹과 in vitro 활성 어세이를 통해 MIE를 검증하고, Beas-2B, NHBE primary, ALI 배양 세포 모델을 사용하여 KE를 검증하였습니다.
추가적으로 AOP의 활용을 용이하게 하기 위해 잠재적인 MIE-KE 유발 화학물질에 대한 데이터를 포함하는 흡입 독성 AOP 데이터베이스를 구축하였습니다.
화학물질의 흡입 독성에 대한 AOP 및 데이터베이스 개발을 통해 독성 기전에 기반한 흡입 독성물질 관리의 기초를 확립하였습니다.
This project, funded by the Korea Environmental Industry & Technology Institute (KEITI) through the Ministry of Environment of Korea, was concluded in 2021.
The primary objective was to develop adverse outcome pathways (AOPs) and alternative testing methods for screening inhalation toxicants.
AOPs for pulmonary fibrosis, asthma, and COPD were developed based on a literature review and experimental validation to achieve these goals. They registered the developed AOP in AOP-Wiki and the OECD AOP development program for international certification.
To evaluate inhalation toxicity based on the developed AOP, we developed a QSAR model that predicts toxicity based on the structure of the chemical substance.
In addition, MIE was verified through in silico molecular docking and in vitro activity assay for environmental substances, and KEs were verified using Beas-2B, NHBE primary, and ALI cultured cell models.
Additionally, to facilitate the utilization of AOPs, we established an inhalation toxicity AOP database containing data on potential MIE-KE-causing chemicals.
Through the development of AOPs and databases on inhalation toxicity of chemicals, we have established the basis for the management of inhalation toxicants based on toxicity mechanisms.

02 epiAOP (Epigenetics AOP)
화학물질의 독성발현 경로에서 후생유전 역할규명 (한국연구재단, 2020-2025)
"Elucidation of epigenetic mechanism in environmental chemicals-induced Adverse Outcome Pathway (AOP)" - Korean NRF (2020-2025)
이 프로젝트는 한국연구재단(NRF)에서 재정 지원을 받아 2025년까지 진행될 예정입니다.
주요 목표는 유해물질의 중장기 효과인 환경성질환에 영향을 미치는 후생유전 기전을 규명하고 이에 따른 AOP를 제안하는 것입니다.
이를 위해 유전독성 및 후생유전독성을 유발할 수 있는 화학물질을 데이터 과학 기법을 사용하여 선정하고 고속대량스크리닝 시험을 통해 검증하고 있습니다.
다양한 실험동물 모델을 사용하여 화학물질의 다세대 노출이 유전 및 후생유전 독성에 어떻게 영향을 미치는지 조사하고 있으며, 이 과정에서 후생유전 기전의 역할을 규명하고자 합니다.
마지막으로, 환경유해물질에 노출되어 발생하는 질환에서 후생유전 기전의 역할을 이해하기 위해 후생유전 AOP를 제안할 것입니다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 단계적인 연구를 수행 중입니다.
오픈소스 데이터베이스와 머신러닝을 이용한 유전, 후생유전독성 유발 화학물질 분류
고속대량스크리닝 시험을 이용한 화학물질의 유전독성과 후생유전독성 잠재력 스크리닝
유전독성과 후생유전독성 유발 화학물질의 장기노출(long term exposure) 영향 연구
유전독성과 후생유전독성 관련성 연구
후생유전독성 AOP 개발 및 비유전독성발암물질 통합시험전략 (ITS) 시스템 개발
본 연구를 통해 후생유전 생체지표 메커니즘 기반 AOP 및 ITS를 통해 환경유해물질의 중장기 및 세대 전이 현상을 반영하는 화학물질의 위해성평가 및 규제 관리 기틀을 마련할 수 있을 것입니다.
This project, funded by the Korean National Research Fund (NRF), is set to run until 2025.
The primary objective is to elucidate the epigenetic mechanisms involved in the mid-to-long-term effects (environmental diseases) of hazardous chemicals and to propose AOPs.
To achieve these goals, chemicals capable of inducing genetic and epigenetic toxicity were selected using data science techniques and validated through high-throughput screening tests.
Various animal models are being used to investigate whether multi-generational exposure to chemicals leads to transgenerational toxic effects while also seeking to unravel the role of epigenetic mechanisms in this process.
Finally, AOPs will be proposed by gaining insights into the role of epigenetic mechanisms involved in disease occurrences resulting from exposure to hazardous chemicals.
To achieve this goal, we are carrying out the following step-by-step research.
Classification of chemicals causing genetic and epigenetic toxicity using open-source databases and machine learning
Screening of genotoxic and epi-genotoxic potential of chemicals using high-throughput screening tests
Study of the effects of long-term exposure to chemicals that cause genotoxicity and epigenetic toxicity
Research on the relationship between genotoxicity and epigenetic toxicity
Development of epi-genotoxic AOP and integrated testing strategy (ITS) system for non-genotoxic carcinogens
Through this study, it will be possible to establish a framework for risk assessment and regulatory management of chemical substances that reflects the mid-to-long-term and trans-generational effects of environmental hazardous substances through AOP and ITS based on epigenetic biomarker mechanisms.

03 dAOP (AOP for Environmental Disease Prediction)
분자독성 네트워크 기반 환경성질환 종말점 예측모델 개발 (한국환경산업기술원, 2021-2025)
"Development of environmental diseases prediction model based on molecular toxicity network" - KEITI (2021-2025)
이 프로젝트는 환경부를 통해 한국환경산업기술원(KEITI)에서 재정 지원을 받아 2025년까지 진행될 예정입니다.
주요 목표는 화학물질과 생물학적 데이터를 기반으로 환경성질환의 독성 및 발생을 예측하는 모델과 플랫폼을 개발하는 것입니다.
이러한 목표를 달성하기 위하여 다음과 같은 단계적인 연구를 수행 중입니다.
화학물질 빅데이터 기반 환경유해인자-환경성질환 인과성 네트워크 구축
환경유해인자-환경성질환 인과성 네트워크 기반 독성예측 모델 개발
빅데이터 AI 기반 독성/질환 예측 플랫폼 개발
환경유해인자 질환 종말점의 상관관계 규명기술 활용 및 검증
현재 지식 기반 데이터베이스 통합에 중점을 두어 화학물질, 독성, 질환 빅데이터를 정밀화하는 중입니다.
또한 화학물질 구조 및 ToxCast와 같은 세포 독성 데이터 기반의 독성 및 질병 예측 기계학습 모델을 개발하고 검증하는 중입니다.
마지막으로, 환경성질환 예측에 중점을 둔 AI 기반의 대규모 데이터 플랫폼을 구축할 것입니다.
이러한 연구를 통해 질환별로 명확한 독성 경로에 따른 환경유해인자의 질환 유발 여부를 파악할 수 있을 것입니다.
This project, funded by the Korea Environmental Industry & Technology Institute (KEITI) through the Ministry of Environment of Korea, is set to run until 2025.
The primary objective is to develop a platform for predicting the toxicity and occurrence of environmental diseases caused by chemicals, based on chemical and biological databases.
To achieve this goal, we are carrying out the following step-by-step research.
Establishment of environmental toxicants-environmental disease causality network based on chemical big data
Development of toxicity prediction models based on environmental toxicants-environmental diseases causality network
Development of big data AI-based toxicity/disease prediction platform
Utilization and verification of technology to identify correlations between environmental toxicants and disease endpoints
We are currently refining chemical, toxicity, and disease big data by focusing on knowledge-based integration of databases.
We are also developing and validating machine learning models for toxicity and disease prediction based on chemical structure and cell-based assay data such as ToxCast.
Lastly, we will build an AI-based large-scale data platform focused on predicting environmental diseases.
Through these studies, it will be possible to determine whether environmental toxicants cause disease according to a clear toxicity pathway.
보도자료 : https://www.hani.co.kr/arti/economy/biznews/993193.html

04 cAOP (AOP for Consumer products)
생활화학제품 함유 혼합물 대상 인체 복합 유해성 평가용 AOP 기반 통합 시험평가 접근법(ITS/IATA)
(한국환경산업기술원, 2023-2027)
"Development of ITS/IATA based on AOP for cumulative hazard assessment for mixture chemicals in consumer products" - KEITI (2023-2027)
이 프로젝트는 환경부를 통해 한국환경산업기술원(KEITI)에서 재정 지원을 받아 2027년까지 진행될 예정입니다.
주요 목표는 생활화학제품에서 일반적으로 발견되는 혼합물의 독성을 평가하기 위한 통합시험전략 (ITS)을 개발하는 것입니다.
이러한 목표를 달성하기 위하여 다음과 같은 단계적인 연구를 수행 중입니다.
유해성평가 대상 혼합물의 독성발현경로 (AOP) 구축
통합유해성 예측 기술개발을 위한 AOP를 반영한 ITS/IATA 설계 및 신뢰성 검증
설계된 통합시험평가접근법 (IATA)을 통한 유해성 예측평가 및 사례연구
IATA 기반의 독성예측 모델의 규제적 활용방안 제시
현재 첫 번째 단계로 생활화학제품에 포함된 화학물질의 독성에 대한 기존 지식을 기반으로 AOP를 개발하는 중입니다.
AOP가 확립되면 사용 가능한 in vitro 독성 시험법을 AOP에 연결한 ITS를 설계할 것입니다.
다음으로, 수학적 모델을 통해 정량적 AOP (qAOP)를 개발하여 분자수준 현상 사이의 양적 관계를 설명하고 화학물질 혼합 시 나타날 수 있는 독성 영향의 변화를 예측할 것입니다.
마지막으로, 인간의 누적 위해성평가를 위한 통합시험 및 평가 방법론 (IATA)을 개발하기 위한 사례 연구를 수행함으로써 IATA 개발의 기반을 마련할 것입니다.
이러한 연구를 통해 AOP를 기반으로 화학물질 관리시스템을 개선하여 생활화학제품의 혼합노출에 따른 소비자의 피해를 미연에 방지할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.
This project, funded by the Korea Environmental Industry & Technology Institute (KEITI) through the Ministry of Environment of Korea, is set to run until 2027.
The primary objective is to develop an integrated testing strategy (ITS) for evaluating human health hazards resulting from exposure to a mixture of chemicals in household products.
To achieve this goal, we are carrying out the following step-by-step research.
Establishment of toxicity onset pathway (AOP) for mixtures subject to hazard assessment
ITS/IATA design and reliability verification reflecting AOP for development of integrated hazard prediction technology
Hazard prediction assessment and case study through designed integrated test and assessment approach (IATA)
Proposal for regulatory utilization of IATA-based toxicity prediction model
Currently, as a first step, we are developing AOPs based on existing knowledge of the toxicity of chemicals commonly found in household products.
Once the AOPs are established, the ITS will be designed based on available in vitro toxicity assays and validated using selected mixtures.
Mechanistic mathematical models will also be developed to represent "quantitative AOPs" (qAOPs), which describe the quantitative relationship between subsequent molecular-level events and predict the synergistic or additive effects resulting from mixed exposure to chemicals.
Finally, the project will conduct case studies and develop an integrated testing and assessment approach (IATA) for human cumulative hazard assessment.
Through this research, we expect to be able to improve the chemical management system based on AOP and prevent harm to consumers due to exposure to household chemical mixtures.
보도자료 : https://www.joongang.co.kr/article/25159519#home

05 NGRA (Next-generation risk assessment)
차세대 위해성평가 기법을 활용한 위험성 확인 및 결정 기술개발 연구
(식품의약품안전처, 2024-2025)
"Development of risk identification and decision-making technology utilizing next-generation risk assessment techniques" - MFDS (2024-2025)
이 프로젝트는 식품의약품안전처(MFDS)에서 재정 지원을 받아 2025년까지 진행될 예정입니다.
주요 목표는 in silico, in vitro 등 비동물데이터 기반 위험성 확인 및 결정 기술을 마련하는 것입니다.
이러한 목표를 달성하기 위하여 다음과 같은 단계적인 연구를 수행 중입니다.
위해성평가의 위험성 확인 및 결정 단계에 도입할 수 있는 비동물데이터 기반 차세대 기술 분석
새로운 접근방식 (NAMs)을 활용한 현재 도입 가능한 최적의 위험성 확인·결정 기술 마련
새로운 접근방식 (NAMs)을 활용한 차세대 위험성 확인·결정 기술 적용 및 검증
현재 첫 번째 연도로 현재 도입할 수 있는 비동물데이터 기반 차세대 기술을 분석하는 중입니다.
NAM이 분석이 완료되면 사용 가능한 위해성평가 방법 비교를 통한 차세대 위해성평가 방법론을 정립할 것입니다.
다음으로, 통합위해성평가 대상 물질에 대해 차세대 기법을 적용하고 검증할 것입니다.
마지막으로, 국제협력 및 공동연구를 통해 NAMs를 활용한 차세대 위해성평가 로드맵을 구축하여 국내 차세대 위해성평가 활용 기반을 마련할 것입니다.
이러한 연구를 통해 인체중심의 통합위해성평가를 위한 위험성 확인 및 결정 기술을 마련하여 미래 환경변화에 체계적으로 대응할 수 있습니다.
This project, funded by the Ministry of Food and Drug Safety (MFDS), is scheduled to run until 2025.
The primary objective is to establish risk identification and decision-making techniques based on non-animal data such as in silico and in vitro methods.
To achieve this goal, we are carrying out the following step-by-step research.
Analysis of next-generation techniques based on non-animal data that can be introduced into the risk assessment process
Development of optimal risk identification and decision-making techniques currently feasible using new approaches (NAMs)
Application and validation of NAMs in next-generation risk assessment (NGRA) and decision-making
Currently, in the first year, we are analyzing next-generation techniques based on non-animal data that can be introduced into the risk assessment process.
Once NAMs are analyzed, we will establish NGRA methodologies through comparisons with available hazard assessment methods.
Subsequently, we will apply and validate the next-generation techniques on integrated hazard assessment substances.
Finally, through international cooperation and joint research, we will establish an NGRA roadmap utilizing NAMs to establish a foundation for the utilization of NGRA in Korea.
Through this research, we expect to develop risk assessment and decision-making technologies for human-centered integrated hazard assessment, enabling systematic adaptation to future environmental changes.