Could a breathalyzer detect cancer? - Julian Burschka

번역: Jin-Ah Kim 검토: Eunice Yunjung Nam

How is it that a breathalyzer can measure the alcohol content in someone’s blood,

어떻게 음주측정기는 술을 마신 지 몇 시간이 지난 사람의 숨결만으로

hours after they had their last drink, based on their breath alone?

혈중 알콜농도를 측정할 수 있을까요?

Exhaled breath contains trace amounts of hundreds, even thousands,

내뱉은 숨결에는 수백, 혹은 수천 개의 휘발성 유기 화합물의

of volatile organic compounds:

흔적이 담겨 있습니다.

small molecules lightweight enough to travel easily as gases.

가스만큼 가벼워 쉽게 이동할 수 있는 작은 분자형태로 말이죠.

One of these is ethanol, which we consume in alcoholic drinks.

이런 분자들 중 하나가 바로 우리가 술을 마시면 섭취하게 되는 에탄올이죠.

It travels through the bloodstream to tiny air sacs in the lungs,

에탄올은 혈액을 따라 이동하여 폐 속 작은 폐포까지 다다르게 되고,

passing into exhaled air at a concentration 2,000 times lower,

결국 혈중 농도보다 평균적으로 2000배 낮은 농도로

on average, than in the blood.

내뱉는 숨결을 따라 흘러나오게 됩니다.

When someone breathes into a breathalyzer,

음주자가 음주측정기에 대고 숨을 쉬면,

the ethanol in their breath passes into a reaction chamber.

숨결에 포함된 에탄올이 반응 센서로 흘러들어가게 됩니다.

There, it’s converted to another molecule, called acetic acid,

거기서 특수반응기로 흘러 들어간 에탄올은 아세트산이라는 분자로 전환되며

in a special type of reactor that produces an electric current during the reaction.

그러한 전환이 일어나는 동안, 특수반응기는 전류를 생성합니다.

The strength of the current indicates the amount of ethanol

그 전류의 강도가 표본 숨결에 포함된 에탄올의 농도를 나타내며,

in the sample of air, and by extension in the blood.

더 나아가 혈중 에탄올 농도를 나타냅니다.

In addition to the volatile organic compounds like ethanol

우리가 음식을 섭취하거나 술을 마시면, 생화학 과정을 통해

we consume in food and drink,

세포들은 에탄올과 같은

the biochemical processes of our cells produce many others.

휘발성 유기 화합물 뿐 아니라, 다른 수 많은 것들을 생성해 냅니다.

And when something disrupts those processes, like a disease,

그리고 질병과 같은 것이 그 과정을 방해하게 되면,

the collection of volatile organic compounds in the breath

숨결에 포함된 휘발성 유기 화합물의 조합이

may change, too.

달라질 수도 있습니다.

So could we detect disease by analyzing a person’s breath,

그렇다면 우리는 조직검사나 채혈, 방사선 검사와 같은

without using more invasive diagnostic tools

외과적 진단 과정 없이 숨결을 분석하는 것만으로

like biopsies, blood draws, and radiation?

질병을 진단할 수 있을까요?

In theory, yes,

이론상 가능하긴 합니다.

but testing for disease is a lot more complicated than testing for alcohol.

하지만 질병 검사는 알콜 농도 검사보다 훨씬 더 복잡한 일입니다.

To identify diseases,

질병을 진단하기 위해,

researchers need to look at a set of tens of compounds in the breath.

숨결에 함유된 수 십 묶음의 화합물을 연구자들이 살펴보아야 합니다.

A given disease may cause some of these compounds

이러한 화합물 중 일부의 농도는 특정 질병으로 인해서

to increase or decrease in concentration, while others may not change—

진해지거나 묽어지지만, 나머지에는 아무 변화가 없을 수 있습니다.

the profile is likely to be different for every disease,

이러한 복합물의 개요는 질병마다 다르겠지요.

and could even vary for different stages of the same disease.

심지어 같은 질병일지라도 진행 정도에 따라서 달라질 수 있죠.

For example, cancers are among the most researched candidates

예를 들어, 숨결을 분석하여 진단하려는 질병 중 암은

for diagnosis through breath analysis.

가장 심도 깊게 연구한 분야입니다.

One of the biochemical changes many tumors cause

많은 종양이 유발한 생화학 변화 중 하나는

is a large increase in an energy-generating process

당분해라는 에너지 생성 과정이

called glycolysis.

엄청나게 촉진된다는 것입니다.

Known as the Warburg Effect,

바르부르크 효과라고 알려진

this increase in glycolysis results in an increase of metabolites like lactate

이러한 현상은 신진 대사 물질 분비를 촉진시켜 젖이 분비되기도 하며

which in turn can affect a whole cascade of metabolic processes

그 결과 전체 신진 대사의 흐름에도 영향을 미치게 됩니다.

and ultimately result in altered breath composition,

결국 디메틸설파이드 같은 휘발성 복합물의 농도가

possibly including an increased concentration of volatile compounds

진해지는 현상을 포함하여 숨결에 포함된 구성 물질이

such as dimethyl sulfide.

변하는 결과를 가져옵니다.

But the Warburg Effect is just one potential indicator of cancerous activity,

하지만 바르부르크 효과는 암 활동성을 보여줄 잠재적 표지 중 하나일 뿐이며,

and doesn’t reveal anything about the particular type of cancer.

특정한 암을 진단할 수 있는 어떠한 정보도 보여주지 못합니다.

Many more indicators are needed to make a diagnosis.

진단을 내리기 위해선 훨씬 더 많은 지표들이 필요합니다.

To find these subtle differences,

이런 미세한 차이들을 구별하기 위해

researchers compare the breath of healthy people

연구자들은 수백 개의 숨결 표본을 바탕으로 만들어진 개요표를 이용하여,

with the breath of people who suffer from a particular disease

특정 질병을 앓고 있는 사람들의 숨결과 건강한 사람들의 숨결을 비교합니다.

using profiles based on hundreds of breath samples.

This complex analysis requires a fundamentally different,

이 복잡한 분석을 위해선 음주측정기와는 근본적으로 다른

more versatile type of sensor from the alcohol breathalyzer.

좀 더 다목적의 센서가 필요합니다.

There are a few being developed.

현재 센서들이 개발 중에 있습니다.

Some discriminate between individual compounds

어떤 센서는 복합물이 어떻게 전류를 통과하는 지를 관측하여

by observing how the compounds move through a set of electric fields.

각각의 복합물들을 구별해 냅니다.

Others use an array of resistors made of different materials

특정 구성의 휘발성 유기 복합물에 노출이 되면

that each change their resistance when exposed to a certain mix

각각 그 저항력을 달리하는 다양한 물질로 만들어진

of volatile organic compounds.

일련의 저항기를 탑재한 센서들도 있습니다.

There are other challenges too.

다른 어려움들도 있습니다.

These substances are present at incredibly low concentrations—

이 물질들이 극히 낮은 농도로 존재한다는 점입니다.

typically just parts per billion,

보통 십억 분의 일의 농도로,

much lower than ethanol concentrations in the breath.

숨결에 포함된 에탄올의 농도보다 훨씬 낮은 농도입니다.

Compounds’ levels may be affected by factors other than disease,

복합물의 농도는 질병 이외에 나이, 성별, 영양 상태, 생활방식 등

including age, gender, nutrition, and lifestyle.

다른 요소들의 영향을 받을 수도 있습니다.

Finally, there’s the issue

마지막으로, 숨결 표본 중

of distinguishing which compounds in the sample

어떤 복합물이 환자의 몸에서 생성된 것인지

were produced in the patient’s body

아니면 검사 직전 호흡을 통해

and which were inhaled from the environment

주변 환경에서 유입된 것인지 식별해 내는 데

shortly before the test.

어려움이 있습니다.

Because of these challenges, breath analysis isn’t quite ready yet.

이런 어려움들 때문에, 숨결을 통한 질병진단은 아직 무리입니다.

But preliminary clinical trials on lung, colon,

하지만 폐암, 결장암 그리고 다른 많은 암을 진단하기 전

and other cancers have had encouraging results.

시행하는 예비 임상 시험으로서는 괄목할 만한 결과를 보여주고 있습니다.

One day, catching cancer early might be as easy as breathing in and out.

언젠가는 초기에 암을 진단하는 것이 숨 쉬는 것만큼 쉬워질지도 모릅니다.