Hacking bacteria to fight cancer - Tal Danino

번역: Jina LEE 검토: Eunice Yunjung Nam

In 1884, a patient’s luck seemed to go from bad to worse.

1884년, 한 환자의 운은 점점 더 나빠지는 것 같습니다.

This patient had a rapidly growing cancer in his neck,

이 환자의 목에는 암이 급격하게 퍼졌고,

and then came down with an unrelated bacterial skin infection.

그러고 나서 관계가 없어보이는 세균성 피부 감염으로 쓰러지게 됩니다.

But soon, something unexpected happened:

하지만 곧, 뜻밖의 일이 일어났습니다.

as he recovered from the infection, the cancer also began to recede.

그가 감염에서 회복되면서, 암도 줄어들기 시작했는데요.

When a physician named William Coley tracked the patient down 7 years later,

의사 윌리엄 콜리가 7년 후에 이 환자를 추적 조사했을 때,

no visible signs of the cancer remained.

암에 대한 어떤 가시적인 징후도 남아 있지 않았죠.

Coley believed something remarkable was happening:

콜리는 어떤 놀라운 일이 일어나고 있다고 믿었습니다:

that the bacterial infection had stimulated the patient’s immune system

박테리아 감염이 환자의 면역 체계를 자극하여

to fight off the cancer.

암을 퇴치시켰다고 말이죠.

Coley’s fortunate discovery led him to pioneer

콜리의 다행스런 발견 덕분에 박테리아를 의도적으로

the intentional injection of bacteria to successfully treat cancer.

주입해 볼 수 있게 됐고, 암을 성공적으로 치료하게 됐습니다.

Over a century later, synthetic biologists have found an even better way

한 세기가 넘어가면서 합성 생물학자들은 종양에 약물을 안전하게 직접 전달하도록

to use these once unlikely allies—

박테리아를 프로그램함으로써,

by programming them to safely deliver drugs directly to tumors.

한 때는 적과도 같았던 이 동맹을 사용할 더 나은 방법을 찾아냈습니다.

Cancer occurs when normal functions of cells are altered,

암은 세포의 정상적인 기능이 변형되어 세포를 빠르게 증식 시키면서

causing them to rapidly multiply and form growths called tumors.

종양이라고 불리는 성장을 형성할 때 발생합니다.

Treatments like radiation, chemotherapy, and immunotherapy

방사선, 화학요법, 면역요법과 같은 치료법은

attempt to kill malignant cells, but can affect the entire body

악성 세포를 죽이려고 시도하지만 그 과정에서 몸 전체에 영향을 미쳐

and disrupt healthy tissues in the process.

건강한 조직을 교란시킬 수 있습니다.

However, some bacteria like E. coli

하지만, 대장균과 같은 일부 박테리아는

have the unique advantage of being able to selectively grow inside tumors.

종양 안에서 선택적으로 성장할 수 있는 독특한 장점을 지니고 있습니다.

In fact, the core of a tumor forms an ideal environment

실제로 종양의 핵은 면역 세포에 숨어서 안전하게 증식할 수 있는

where they can safely multiply, hidden from immune cells.

이상적인 환경을 형성합니다.

Instead of causing infection,

박테리아는 감염을 일으키는 대신,

bacteria can be reprogrammed to carry cancer-fighting drugs,

내부에서 종양을 목표로 하는 트로이 목마 역할을 하면서

acting as Trojan Horses that target the tumor from within.

암과 싸우는 약물을 운반하도록 다시 프로그래밍 되어질 수 있습니다.

This idea of programming bacteria to sense and respond in novel ways

박테리아를 새로운 방식으로 감지하고 반응하도록

is a major focus of a field called Synthetic Biology.

프로그래밍하는 이 아이디어는 합성생물학 분야의 주요한 관심사입니다.

But how can bacteria be programmed?

하지만 어떻게 박테리아가 프로그래밍 될까요?

The key lies in manipulating their DNA.

핵심은 박테리아의 DNA를 조작하는 것에 있습니다.

By inserting particular genetic sequences into bacteria,

박테리아에 특정 유전자 서열을 주입함으로써,

they can be instructed to synthesize different molecules,

박테리아가 암의 성장을 방해하는 분자들을 포함한

including those that disrupt cancer growth.

다른 분자들을 합성하도록 지시받을 수 있습니다.

They can also be made to behave in very specific ways

또한 생물학적 회로의 도움으로 매우 구체적인 방식으로

with the help of biological circuits.

작동할 수 있도록 만들 수도 있습니다.

These program different behaviors depending on the presence, absence,

생물학적 회로는 존재, 부재 또는 특정 요인의 조합에 따라

or combination of certain factors.

다양한 동작을 프로그램합니다.

For example, tumors have low oxygen and pH levels

예를 들어, 종양은 낮은 수치의 산소와 pH를 지니며

and over-produce specific molecules.

특정 분자를 과잉 생산합니다.

Synthetic biologists can program bacteria to sense those conditions,

합성 생물학자들은 박테리아를 프로그램하여

그러한 상태를 감지할 수 있습니다.

and by doing so, respond to tumors while avoiding healthy tissue.

그렇게 함으로써, 건강한 조직을 피하고 종양에 반응합니다.

One type of biological circuit,

동기화된 용해 회로(SLC)로 알려진 한 유형의 생물학적 회로는

known as a synchronized lysis circuit, or SLC,

allows bacteria to not only deliver medicine,

박테리아가 약을 공급할 뿐만 아니라

but to do so on a set schedule.

정해진 일정에 따라 이를 수행할 수 있게 합니다.

First, to avoid harming healthy tissue,

첫째, 건강한 조직에 해를 주지 않기 위해

production of anti-cancer drugs begins as bacteria grow,

박테리아가 자라면서 항암제의 생산이 시작되는데,

which only happens within the tumor itself.

이는 종양 자체 내에서만 일어납니다.

Next, after they’ve produced the drugs,

그 다음으로, 항암제를 생산한 후

a kill-switch causes the bacteria to burst

작동 스위치는 박테리아가 임계 개체수 한계점에 도달하면

when they reach a critical population threshold.

박테리아가 파열하도록 합니다.

This both releases the medicine and decreases the bacteria’s population.

이는 약을 방출하고 박테리아 개체수는 감소시킵니다.

However, a certain percentage of the bacteria remain alive

하지만, 특정 비율의 박테리아는 서식지를 보충하려고 살아남습니다.

to replenish the colony.

Eventually their numbers grow large enough to trigger the kill switch again,

결국 박테리아의 숫자는 작동 스위치를 다시 당길만큼 증가하고

and the cycle continues.

이러한 주기는 계속됩니다.

This circuit can be fine-tuned to deliver drugs

이 회로는 암과 싸우기 가장 좋은 일정에 따라 약물을 전달하도록

on whatever periodic schedule is best to fight the cancer.

미세하게 조정될 수 있습니다.

This approach has proven promising in scientific trials using mice.

이러한 접근법은 쥐를 사용한 과학 실험에서 유효함이 입증되었습니다.

Not only were scientists able to successfully eliminate lymphoma tumors

과학자들은 박테리아를 주입하여 림프종 종양을 성공적으로

injected with bacteria,

제거할 수 있었을 뿐만 아니라 쥐 속의 어느 곳에서도 치료되지 않은

but the injection also stimulated the immune system,

priming immune cells to identify and attack untreated lymphomas

림프종을 식별하고 공격하도록 면역 세포가 접촉하는

elsewhere in the mouse.

면역 시스템을 자극했습니다.

Unlike many other therapies,

다른 많은 치료법과 달리 박테리아는 특정 유형의 암이 목표가 아니라

bacteria don’t target a specific type of cancer,

but rather the general characteristics shared by all solid tumors.

모든 고형 종양이 공유하는 일반적인 특성을 대상으로 합니다.

Nor are programmable bacteria limited to simply fighting cancer.

프로그램이 가능한 박테리아도 단순히 암과 싸우는 것으로 제한되지 않습니다.

Instead, they can serve as sophisticated sensors

대신에 박테리아는 미래의 질병 부위를 모니터링하는

that monitor sites of future disease.

정교한 센서 역할을 할 수 있습니다.

Safe probiotic bacteria could perhaps lie dormant within our guts,

안전한 프로바이오틱 박테리아는 장내에서 휴면 상태를 유지하며

where they’d detect, prevent, and treat disorders

증상이 발생되기 전에 장애를 감지하고, 예방하며,

before they have the chance to cause symptoms.

치료할 수 있습니다.

Advances in technology have created excitement around a future

기술의 발전은 기계식 나노봇으로 구동되는 개인화된 의약품의

of personalized medicine driven by mechanical nanobots.

미래에 대한 흥분을 불러 일으켰습니다.

But thanks to billions of years of evolution

그러나 수십억 년의 진화 덕분에

we may already have a starting point

우리는 이미 출발점을

in the unexpectedly biological form of bacteria.

예상치 못한 생물학적 형태의 박테리아에서 찾았는지도 모릅니다.

Add synthetic biology to the mix,

혼합물에 합성 생물학이 더해지면,

and who knows what might soon be possible.

곧 무엇이 가능해 질지 누가 알 수 있을까요.