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Titel:
암을 조기에 진단하는 새로운 나노기술
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Beschreibung:
만약 모든 가정에 암 진단 조기 경보 시스템이 있다면 어떨까요? 연구원인 조슈아 스미스는 엑소좀이라고 불리는 특별한 생체지표에서 질병의 흔적을 찾아내는 나노 생명 공학 기술인 "암 경보기"를 개발하고 있습니다. 이 강연을 통해 그는 이 진보적 기술을 설명하고, 우리가 암 진단을 혁신적으로 바꿀 방법과 궁극적으로는 사람을 살릴 방법에 대한 자신의 꿈을 이야기합니다.
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Sprecher:
조슈아 스미스(Joshua Smith)
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"당신은 암에 걸렸습니다."
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슬프지만 우리 중 약 40%는
살면서 이 말을 듣게 됩니다.
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그리고 그중 절반은
살아남지 못합니다.
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이 말인즉슨, 여러분의 가장 절친한
친구나 지인 5명 중 2명은
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암 진단을 받게 된다는 것이고
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그중 1명은 죽는다는 것입니다.
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육체적 역경 이외에도
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미국에서 암을 이겨낸
대략 3분의 1의 사람들은
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치료비 빚더미에 앉게 됩니다.
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그리고 암에 걸리지 않은
사람들에 비해 2.5배나
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파산확률이 높습니다.
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이 병은 광범위하게 영향을 미칩니다.
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정신적으로도 지치게 하고
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많은 사람을
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금전적으로도 무너뜨립니다.
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하지만 암 진단을 사망선고로
받아들일 필요는 없습니다.
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암세포를 더 빨리
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초기에 발견하는 것이 중요한 이유는
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선택 가능한 치료 방법을 늘리고
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심리적인 영향도 줄이고
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금전 부담도 줄이기 때문입니다.
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무엇보다도
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암을 조기에 발견하는 것이
제 연구의 최우선 목표이기도 합니다.
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생존 확률을 크게 높이겠다는 거죠.
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예를 들어 유방암의 경우를 보면
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1기에 진단이 내려져
치료를 받은 환자들은
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5년 동안 생존할 확률이
거의 100%에 가깝습니다.
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하지만 4기에 치료를 시작하면
그 확률이 22%로 줄어듭니다.
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그리고 직장암이나 난소암의
경우에도 유사한 경향을 보입니다.
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생존에 있어서 중요함을 알았습니다.
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문제는 많은 암 진단 방법들이
몸에 칼을 대야하고
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비싸고
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부정확할 때도 있고
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결과가 나오는데 굉장히 오랜
시간이 걸릴 수도 있다는 것입니다.
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더 나쁜 경우는 특정 암에 관해서
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예를 들어 난소암, 간암, 췌장암 등은
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훌륭한 검출 방법이란 것이 없습니다.
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이 말은, 환자들의 신체에
표면적 증상이 나타났을 때는
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이미 말기까지 진행되었음을
의미하기 때문이죠.
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조기 경보 시스템이 없는 지역이
토네이도를 맞은 것처럼
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위험을 알려줄 경보가 없습니다.
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눈앞에 위험이 이미 닥치고 나면
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여러분의 생존 확률은 크게 낮아집니다.
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정기 검진이 편리성과 접근성을 갖추면
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즉 저렴하고, 수술도 필요 없고,
빠른 결과를 제공한다면
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암과의 싸움에서
가공할 무기가 될 것입니다.
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조기 경보는 우리가
질병을 앞질러 가게 해줍니다.
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단지 그 잔혹한 흔적을
따라가는 대신 말이죠.
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바로 그것이 제가 하고 있는 일입니다.
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지난 3년 동안 제가 개발한 기술은
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궁극적으로 의사들을 도와
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빠르고, 조기에 암 진단을
할 수 있는 기술입니다.
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그리고 저는 지금까지
깊은 과학적 호기심과
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이런 문제 해결에 대한
열정에 힘입었습니다.
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이 싸움은 더욱 개인적
문제로 다가왔습니다.
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제 아내가 유방암
진단을 받게 된 것이죠.
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저의 노력에 강력하고 예상치 못한
감정을 더해준 경험이었습니다.
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저는 그 치료가 삶에 끼치는
영향을 일단 알고 있었습니다.
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암이 불러올 가족 전체의 심리적
혼란도 아주 잘 알고 있었습니다.
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저의 어린 두 딸을 포함해서 말이죠.
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정기적인 유방 조영 촬영으로
이를 초기에 발견했기 때문에
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우리는 국부적인 종양에 대한
우선적 처치에 집중할 수 있었고
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초기 진단이 얼마나 중요한지
더 큰 확신을 갖게 되었습니다.
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다른 형태의 암과는 달리
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유방암은 유방 조영술로
초기 진단이 가능합니다.
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그러나 누구나 이 검사를
받는 것도 아니고
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유방 조영술이 권장되는 중년 이전에
유방암이 진행될 수도 있죠.
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그래서 검사법이 있는 암이라고 해도
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개선의 여지는 여전히 많이 있으며
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물론 그렇지 않은 암에도
상당한 이점이 있습니다.
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다양한 종류의 암에 대한 정기 검진을
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더 편리하게 하는 방법을
만드는 것입니다.
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여러분이 정기 검진을
받으러 병원에 갔는데
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담당 의사가 단순히
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비외과적 소변 샘플이나
액상의 생검 시료만으로
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여러분이 그 방을 나가기도 전에
결과를 보여준다고 생각해 보세요.
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이러한 기술이 있다면 암 조기 진단의
감시망이 놓치는 환자의 숫자를
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현저하게 낮출 것입니다.
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엔지니어와 생화학자로
이루어진 저희 연구진은
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바로 이런 과제를 연구하고 있습니다.
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저희는 사람들이 건강할 때부터
정기 검진을 시작하도록 함으로써
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암 초기 경보를 활성화하는
방안을 연구하고 있습니다.
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이를 통해 암이 생기는
순간에 진행을 막고
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더 진행되지 않도록 하고자 합니다.
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이를 위한 묘책이 바로
미세 소낭입니다.
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세포에서 주기적으로 배출되는
작은 소포체로서 엑소좀이라고 하죠.
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엑소좀은 암의 진전 과정에 있어서
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조기 경보를 가능하게 하는
중요한 생체 지표입니다.
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그리고 이는 인체 내의 체액에
풍부하게 존재하기 때문에
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피, 소변, 타액과 같은 것도
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비외과적 액체 생검 샘플로
아주 적절합니다.
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이런 중요한 생체 지표를 빠르게
구분하는 자동화 시스템이
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현재로서는 없다는 것입니다.
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하지만 저희가 개발한
나노 DLD라는 기술로
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그 일을 정확하게 해낼 수 있습니다.
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자동으로 엑소좀을 구분하여
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빠른 암 진단을 도와주죠.
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말하자면, 엑소좀은 액상 생검 영역에서
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떠오르는 최신의 조기 경보 무기입니다.
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엑소좀은 매우 작습니다.
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지름은 30에서 150나노미터
정도로 측정됩니다.
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아주 작아서
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적혈구 세포 하나에 백만 개
정도를 넣을 수 있습니다.
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그 차이를 비교하자면
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골프공과 미세한 모래알
정도라고 보시면 됩니다.
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한때는 필요 없는 세포 쓰레기의
작은 쓰레기통으로 취급받았지만
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세포들이 엑소좀을 배출하고 흡수하면서
실제로 소통하고 있음이 밝혀졌습니다.
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엑소좀에는 표면 수용체와
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단백질 그리고 그 기원세포에서
수집된 유전물질을 가지고 있습니다.
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주변 세포에 흡수될 때
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엑소좀은 수용 세포에
내용물을 방출하고
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유전자 발현의 근본적 변화를
일으킬 수 있습니다.
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좋은 변화도 있고
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안 좋은 경우엔
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암이 됩니다.
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엑소좀이 모세포의
기원물질을 가지고 있고
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그 환경의 샘플을 갖고 있기에
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해당 세포의 건강과 근원에 대한
유전 정보를 보여줍니다.
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이러한 특성 덕분에 엑소좀이
매우 중요한 메신저 역할을 하는데
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이는 잠재적으로 외과의들이
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여러분의 건강을 세포 단위로
살펴볼 수 있도록 해줍니다.
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이런 메시지를 빈번하게 가로채서
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여러분의 몸속 발암 물질이
언제 반란을 일으킬지
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진단해야 합니다.
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이것이 정기 검진이 중요한 이유이고
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저희가 이를 위한 기술을
개발하는 이유입니다.
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올해 최초의 엑소좀 기반
진단법이 시장에 나왔지만
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아직까진 많이 알려진
건강 관리 방법은 아닙니다.
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최근에 나온 것이라는 점 외에도
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이 기술이 널리 퍼지는데
어려움을 겪는 점으로는
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현재 자동화된 엑소좀 분리체계가 없어
저렴한 정기 검사가 어렵다는 것입니다.
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현재의 엑소좀 분리를 위한 표준은
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초원심분리기가 필요하고
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시료 처리를 위한 고가의 실험 장비와
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숙련된 연구원
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그리고 하나의 샘플 처리를 위해
약 30시간이 필요합니다.
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저희는 소변과 같은 시료로부터
자동화된 엑소좀 분리를 가능케 하는
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다른 방법을 고안해냈습니다.
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저희는 전자칩 기반의
연속적인 유체 흐름 분리 기술인
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측방 변위량 판정(DLD)
기술을 이용했습니다.
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저희가 사용한 이 방법은
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반도체 산업에서 지난 50년간
성공적으로 사용한 방법이죠.
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저희는 마이크로 단위에서
진정한 나노 단위로
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이 기술을 축소했습니다.
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쉽게 말씀드리자면
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나노 단위의 간격으로
분리된 작은 기둥들이
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이런 식으로 배열되는데
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이 시스템이 액체를
물줄기 가르듯 나눕니다.
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암과 관련된 더 큰 나노 분자들은
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작고 건강한 세포들의
방향전환 과정을 통해 분리됩니다.
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작은 세포들은 반대로
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기둥 사이를 지그재그 모양으로 흘러
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유체 흐름을 따라갑니다.
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최종적으로는 이 두 분자가
완전하게 분리됩니다.
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이 분리 과정을 그려보면
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두 길로 나누어진
고속도로와 비슷합니다.
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하나는 산 아래로 뚫린
높이 제한이 있는 터널이고
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다른 길은 돌아가는 길인 셈이죠.
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소형차는 터널을 지나갈 수 있지만
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잠재적 위험한 물질을 실은 트럭은
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돌아가는 길로 가야 합니다.
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교통량은 효과적으로
크기와 내용물로 나누어집니다.
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흐름을 방해하지 않고 말이죠.
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훨씬 더 작은 크기이긴 하지만
이 원리로 저희 시스템이 작동합니다.
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여기에서 중요한 점은
검사를 위한 분리과정이
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소변, 혈액 혹은 타액 샘플을
처리하는 것처럼 간단해진다는 것이고
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단기적으로 향후 몇 년 안에
가능해질 거라는 점입니다.
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궁극적으로는 이 기술로 목표로 하는
엑소좀을 분리하고 찾아내서
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특정 암과의 관련성을
몇 분 안에 찾아내서
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검사 결과를 알 수 있다는 것입니다.
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이로써 고통 없는 빠른 진단이
가능하게 될 것입니다.
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일반적으로 말하자면
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생체지표를 분리하고
더 많이 얻어내기 위해
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나노단위의 정밀도와
자동화하는 능력을 갖는다면
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암과 같은 질병을 더 잘
이해할 수 있는 문을 열게 됩니다.
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그 응용 범위도
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샘플 준비부터 진단까지
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약물 내성 모니터링에서
치료법까지 다양합니다.
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제 아내가 암과의 사투를
벌이기 훨씬 이전부터
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정기 검진을 더 편리하게
만드는 이 과정을
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자동화하는 것은 제 꿈이었습니다.
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이는 헨리 포드가
조립 설비를 발전시킴으로써
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일반 대중들이 자동차를
탈 수 있게 만든 것과 비슷합니다.
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그런 접근성의 핵심은 바로
자동화입니다.
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후버가 꿈꿨던 정신인
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"모든 냄비에 닭고기를,
모든 차고에 자동차를"처럼
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저희는 모든 가정에
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암 진단 조기 경보 시스템을
놓을 수 있는 기술을
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개발하고 있습니다.
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그렇게 되면 남녀노소 모두
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건강할 때 정기적으로
검사를 받을 수 있게 되어
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발생 초기에 암을 발견할 수
있을 것입니다.
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세상 사람들이
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오늘날 암환자들이 겪는 것처럼
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물리적, 금전적, 심리적으로 비싼
대가를 치르지 않도록 하는 것입니다.
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저는 그 어려움을 잘 알거든요.
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또한, 다행스러운 소식은
아내의 암을 일찍 발견했기에
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치료가 성공적이었고
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감사하게도 완치되었습니다.
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모든 사람이 이런 결과를
얻게 되는 되기를 기대합니다.
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저와 저희 연구진이 개발한
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초기 암을 빨리 진단할 수 있는
나노 단위 생체지표 분리 기술로
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저는 향후 10년 이내에
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이러한 기술이 가능해져서
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우리의 친구와 가족, 미래 세대를
도울 수 있을 거라 낙관합니다.
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우리가 암에 걸릴 정도로 불행하더라도
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이런 조기 경보가 강력한
희망의 등불이 될 것입니다
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