A new superweapon in the fight against cancer | Paula Hammond

번역: yongkyu lee 검토: Jihyeon J. Kim

Cancer affects all of us --

암은 우리 모두에게 영향을 미치고 있습니다.

especially the ones that come back over and over again,

특히 그것들은 계속해서 재발하고

the highly invasive and drug-resistant ones,

높은 침습성과 약품에 내성을 가진 암은

the ones that defy medical treatment,

심지어 최고의 약을 사용해도

even when we throw our best drugs at them.

치료가 듣지 않습니다.

Engineering at the molecular level,

분자단위로 아주 작은 단위에서 작동하는 공학 기술은

working at the smallest of scales,

can provide exciting new ways

대부분의 악성 암과 싸우기 위한

to fight the most aggressive forms of cancer.

흥미롭고 새로운 방법을 제공할 수 있습니다.

Cancer is a very clever disease.

암은 매우 영리한 질병입니다.

There are some forms of cancer,

어떤 종류의 암은

which, fortunately, we've learned how to address relatively well

다행히 상대적으로 잘 알아낼 수 있고

with known and established drugs and surgery.

현재 있는 약이나 수술이 가능합니다.

But there are some forms of cancer

하지만 몇몇 형태의 암은

that don't respond to these approaches,

이러한 방법에 반응을 하지 않고

and the tumor survives or comes back,

심지어 약물의 공습이후에도

even after an onslaught of drugs.

그 종양들은 살아남거나 재발합니다.

We can think of these very aggressive forms of cancer

우리는 이러한 매우 공격적인 형태의 암을

as kind of supervillains in a comic book.

만화책의 슈퍼 악당들처럼 생각할 수 있습니다.

They're clever, they're adaptable,

그들은 매우 영리하며 적응력이 있고

and they're very good at staying alive.

매우 잘 살아남죠.

And, like most supervillains these days,

오늘날의 대부분의 슈퍼악당들과 같이

their superpowers come from a genetic mutation.

그들의 힘은 유전자 돌연변이에서 나옵니다.

The genes that are modified inside these tumor cells

이렇게 종양 세포안에서 변경된 유전자들은

can enable and encode for new and unimagined modes of survival,

심지어 최적의 화학요법치료에서도 살아남을 수 있도록

allowing the cancer cell to live through

생존하기 위하여 새롭고 상상할 수 없는 형태로

even our best chemotherapy treatments.

만들어지거나 수정될 수 있습니다.

One example is a trick in which a gene allows a cell,

이러한 속임수의 하나로 어떠한 유전자는

even as the drug approaches the cell,

심지어 약물이 세포에 접근할 때

to push the drug out,

세포에서 약물을 밀어냅니다.

before the drug can have any effect.

그 약물이 어떠한 효과도 내기 전에 말이죠.

Imagine -- the cell effectively spits out the drug.

세포가 효과적으로 약물을 뱉어내는 걸 상상해 보세요.

This is just one example of the many genetic tricks

이것은 단지 암이라는 슈퍼악당들의 가방에 있는

in the bag of our supervillain, cancer.

수 많은 유전자적 속임수 중 하나의 예시입니다.

All due to mutant genes.

모든 돌연변이 유전자들 덕분이죠.

So, we have a supervillain with incredible superpowers.

엄청난 슈퍼파워를 가진 슈퍼악당들을 가지게 되었습니다.

And we need a new and powerful mode of attack.

그리고 우리는 새롭고 강력한 형태의 공격이 필요합니다.

Actually, we can turn off a gene.

우리는 실제로 유전자를 작동하지 않게 할 수 있습니다.

The key is a set of molecules known as siRNA.

그 핵심은 siRNA라고 알려진 분자들의 모음이죠.

siRNA are short sequences of genetic code

siRNA는 짧은 연속된 유전자 코드로

that guide a cell to block a certain gene.

특정한 유전자를 차단하도록 세포를 유도합니다.

Each siRNA molecule can turn off a specific gene

각 siRNA분자는 세포안의 특정한 유전자가 작용하지 않게 할 수 있습니다.

inside the cell.

For many years since its discovery,

이것의 발견 후 수십 년이 지나서

scientists have been very excited

과학자들은 이러한 유전자의 차단제가

about how we can apply these gene blockers in medicine.

의학적으로 어떻게 적용될 수 있는지 흥미로워했습니다.

But, there is a problem.

하지만 큰 문제가 있었습니다.

siRNA works well inside the cell.

siRNA는 세포 안에서는 잘 작동하나

But if it gets exposed to the enzymes

이것이 우리의 조직이나 혈류에 있는

that reside in our bloodstream or our tissues,

효소에 노출되면

it degrades within seconds.

수 초내에 훼손이 됩니다.

It has to be packaged, protected through its journey through the body

이는 우리의 몸속을 여행하며 마지막 목표인

on its way to the final target inside the cancer cell.

암세포에 도달하기 전까지 보호받고 밀봉되어야 합니다.

So, here's our strategy.

그래서 전략을 세웠습니다.

First, we'll dose the cancer cell with siRNA, the gene blocker,

먼저 이것이 유전자 차단제인 siRNA를 가진 암 세포에만 작용하게 하고

and silence those survival genes,

살아있는 유전자에는 침묵하게 하면

and then we'll whop it with a chemo drug.

약물로 암세포 만을 공격할 수 있습니다.

But how do we carry that out?

하지만 어떻게 이를 실행할까요?

Using molecular engineering,

분자 공학을 이용해서

we can actually design a superweapon

우리는 혈류를 통하여 여행을 할 수 있는

that can travel through the bloodstream.

강력한 무기를 디자인하였습니다.

It has to be tiny enough to get through the bloodstream,

이는 혈류를 통과 할 수 있을만큼 충분히 작고

it's got to be small enough to penetrate the tumor tissue,

종양 조직에 침투할 수 있을만큼 충분히 작습니다.

and it's got to be tiny enough to be taken up inside the cancer cell.

그리고 암세포에 안에 들어갈 수 있을만큼 작습니다.

To do this job well,

이러한 작업이 잘 이루어지면

it has to be about one one-hundredth the size of a human hair.

머리카락의 100분의 1정도의 크기가 될 것입니다.

Let's take a closer look at how we can build this nanoparticle.

이 작은 나노입자를 가까이 보도록 하죠.

First, let's start with the nanoparticle core.

먼저 나노입자의 핵입니다.

It's a tiny capsule that contains the chemotherapy drug.

이는 화학 요법을 위한 약물을 담고 있는 작은 캡슐입니다.

This is the poison that will actually end the tumor cell's life.

이 약물이 암세포를 죽일 겁니다.

Around this core, we'll wrap a very thin,

이런 핵 주변을 아주 얇은

nanometers-thin blanket of siRNA.

나노두께의 siRNA 층으로 감쌉니다.

This is our gene blocker.

이는 유전자 차단제입니다.

Because siRNA is strongly negatively charged,

siRNA는 강력한 음전하를 가지기 때문에

we can protect it

우리는 양전하 중합체의

with a nice, protective layer of positively charged polymer.

보호층으로 훌륭하게 그것을 보호할 수 있습니다.

The two oppositely charged molecules stick together

이 두 개의 서로 다른 전하를 가진 분자들은

through charge attraction,

전기적인 인력때문에 서로 달라 붙습니다.

and that provides us with a protective layer

그리고 이는 혈류의 저하로부터

that prevents the siRNA from degrading in the bloodstream.

siRNA를 보호하는 보호층을 제공합니다.

We're almost done.

거의 모두 끝났습니다.

(Laughter)

(웃음)

But there is one more big obstacle we have to think about.

하지만 여기에는 우리가 생각할 수 있는 하나 이상 큰 문제가 있습니다.

In fact, it may be the biggest obstacle of all.

사실 이는 무엇보다도 큰 문제일 것입니다.

How do we deploy this superweapon?

이러한 초강력 병기를 어떻게 배치할까요?

I mean, every good weapon needs to be targeted,

아무리 좋은 무기라고 해도 목표가 필요하고

we have to target this superweapon to the supervillain cells

우리는 이 초강력 병기의 목표로 종양안에 있는 수퍼악당 세포들을

that reside in the tumor.

목표로 해야합니다.

But our bodies have a natural immune-defense system:

하지만 우리 몸은 타고난 면역체계를 갖고 있습니다.

cells that reside in the bloodstream

혈류 속에 있는 세포가

and pick out things that don't belong,

외부 물질을 골라내서

so that it can destroy or eliminate them.

그것을 파괴하고 제거할 수 있습니다.

And guess what? Our nanoparticle is considered a foreign object.

그러면 무슨 일이 일어날까요? 나노입자를 외부 물질로 생각할 것입니다.

We have to sneak our nanoparticle past the tumor defense system.

우리는 나노입자가 암세포 방어 시스템을 지나가도록 속일 것입니다.

We have to get it past this mechanism of getting rid of the foreign object

위장하는 것으로 이러한 외부 물질을 제거하는 매커니즘을

by disguising it.

통과할 것입니다.

So we add one more negatively charged layer

그래서 우리는 두 가지의 목적을 위해서 이 나노입자 주변에

around this nanoparticle,

음전하를 가지는 층을 하나 더할 것입니다.

which serves two purposes.

First, this outer layer is one of the naturally charged,

첫 번째로 이러한 외부 층은 자연스러운 전하상태 중 하나를 가지는

highly hydrated polysaccharides that resides in our body.

우리 몸에 있는 고 수화된 다당류입니다.

It creates a cloud of water molecules around the nanoparticle

이는 나노 입자 주변에 물 분자들의 구름을 만들고

that gives us an invisibility cloaking effect.

눈에 보이지 않도록 은폐하는 효과를 줍니다.

This invisibility cloak allows the nanoparticle

이러한 눈에 보이지 않는 은폐효과는

to travel through the bloodstream

나노입자가 우리 몸에서

long and far enough to reach the tumor,

제거되지 않은 채 종양에 닿을 때까지 혈류를 통하여

without getting eliminated by the body.

충분히 멀리 여행할 수 있도록 합니다.

Second, this layer contains molecules

두 번째로 이 층은 종양 세포에 특별히 더 잘 달라 붙을 수 있는

which bind specifically to our tumor cell.

분자들을 포함하고 있습니다.

Once bound, the cancer cell takes up the nanoparticle,

일단 암세포가 이 나노입자를 받아들이고

and now we have our nanoparticle inside the cancer cell

이제 암세포 내에 나노 입자가 있으며

and ready to deploy.

약물을 배포할 준비가 되었습니다.

Alright! I feel the same way. Let's go!

좋아요! 저도 같은 기분이에요. 가보죠!

(Applause)

(박수)

The siRNA is deployed first.

siRNA가 먼저 배포됩니다.

It acts for hours,

이는 한 시간 동안 작용하여

giving enough time to silence and block those survival genes.

이런 생존을 위한 유전자가 작용하지 않는 충분한 시간을 줍니다.

We have now disabled those genetic superpowers.

이제는 이러한 유전자적 슈퍼파워를 사용할 수 없습니다.

What remains is a cancer cell with no special defenses.

암세포는 특별한 방어체계를 가지지 않은채 남아있습니다.

Then, the chemotherapy drug comes out of the core

그러면 화학요법을 위한 약물이 핵으로부터 나오고

and destroys the tumor cell cleanly and efficiently.

종양세포를 명확하고 효과적으로 파괴합니다.

With sufficient gene blockers,

충분한 양의 유전자 차단제가 있다면

we can address many different kinds of mutations,

수많은 종류의 돌연변이들을 찾아가서

allowing the chance to sweep out tumors,

어떠한 부작용 없이 종양들을

without leaving behind any bad guys.

몰아낼 수 있습니다.

So, how does our strategy work?

그러면 우리의 이런 전략들은 어떻게 진행되고 있을까요?

We've tested these nanostructure particles in animals

우리는 삼중 음성 유방암의 매우 공격적인 형태를 이용하여

using a highly aggressive form of triple-negative breast cancer.

동물에게 이러한 나노크기의 입자를 테스트하였습니다.

This triple-negative breast cancer exhibits the gene

이런 삼중 음성 유방암은 항암제를 배출하는 유전자가

that spits out cancer drug as soon as it is delivered.

어서 빨리 배달되어야 함을 보여줍니다.

Usually, doxorubicin -- let's call it "dox" -- is the cancer drug

보통 독소루비신(dox)는 유방암을 위한

that is the first line of treatment for breast cancer.

첫 번째 치료에 사용하는 항암제입니다.

So, we first treated our animals with a dox core, dox only.

그래서 우리 동물들에게 dox코어만을 이용하여 첫 번째 치료를 했습니다.

The tumor slowed their rate of growth,

종양은 그 성장률이 느려지긴 했지만

but they still grew rapidly,

2주만에 약 2배정도인

doubling in size over a period of two weeks.

여전히 빠른 속도로 커지고 있습니다.

Then, we tried our combination superweapon.

그 다음으로 우리의 초강력 병기를 섞어서 치료를 시도해 보았습니다.

A nanolayer particle with siRNA against the chemo pump,

화학적 펌프에 대항하기 위한 siRNA로 된 나노 층과

plus, we have the dox in the core.

핵에 dox를 조합한 입자입니다.

And look -- we found that not only did the tumors stop growing,

보시다시피 종양의 성장이 멈춘 것뿐만 아니라

they actually decreased in size

그들의 크기가 작아진 것을 찾을 수 있었고

and were eliminated in some cases.

몇몇 케이스에서는 종양이 완전히 사라졌습니다.

The tumors were actually regressing.

종양이 실제로 치료된 것입니다.

(Applause)

(박수)

What's great about this approach is that it can be personalized.

이러한 접근법의 대단한 점은 이것이 개별화가 가능하다는 겁니다.

We can add many different layers of siRNA

우리는 서로 다른 돌연변이와 종양의 방어 매커니즘을

to address different mutations and tumor defense mechanisms.

찾아가기 위한 수많은 siRNA 층을 더할 수 있습니다.

And we can put different drugs into the nanoparticle core.

그리고 우리는 나노 입자의 핵에 서로 다른 약물을 넣을 수도 있습니다.

As doctors learn how to test patients

의사들이 어떻게 환자들을 테스트할지 알고

and understand certain tumor genetic types,

종양의 유전자 특성을 명백하게 이해한다면

they can help us determine which patients can benefit from this strategy

그들은 우리가 환자들에게 이러한 유전자 차단제를 사용하는 전략이

and which gene blockers we can use.

이득인지 결정하는데 도움을 줄 것입니다.

Ovarian cancer strikes a special chord with me.

난소암은 제게 매우 특별합니다.

It is a very aggressive cancer,

이는 매우 공격적인 암이고

in part because it's discovered at very late stages,

그렇기 때문에 매우 늦은 단계에 발견되며

when it's highly advanced

그때는 많이 진행되어 있고

and there are a number of genetic mutations.

수많은 유전자 돌연변이들을 가지고 있습니다.

After the first round of chemotherapy,

첫 번째 화학치료가 끝난 후

this cancer comes back for 75 percent of patients.

환자 중 75% 정도가 재발합니다.

And it usually comes back in a drug-resistant form.

그리고 보통 사용한 약물에 내성을 가진 형태로 재발하죠.

High-grade ovarian cancer

매우 높은 단계의 난소암은

is one of the biggest supervillains out there.

가장 강력한 슈퍼악당 중 하나입니다.

And we're now directing our superweapon

그리고 지금부터 우리의 초강력 병기가

toward its defeat.

이를 무찌르도록 안내해보죠.

As a researcher,

연구자로서

I usually don't get to work with patients.

저는 주로 환자와 일하지는 않습니다.

But I recently met a mother

하지만 최근에 난소암에서 살아남은

who is an ovarian cancer survivor, Mimi, and her daughter, Paige.

미미라는 한 엄마와 그녀의 딸인 페이지를 만났습니다

I was deeply inspired by the optimism and strength

저는 엄마와 딸이 보여주는 낙천적이고 강한 모습과

that both mother and daughter displayed

서로 용기를 주는 그들의 모습과 사연에

and by their story of courage and support.

깊은 감명을 받았습니다.

At this event, we spoke about the different technologies

이 강연에서 우리는 암에 대한 여러가지 기술들에 대해서

directed at cancer.

이야기 해보았습니다.

And Mimi was in tears

그리고 미미에게

as she explained how learning about these efforts

그녀에 딸을 포함한 다음 세대를 위한

gives her hope for future generations,

희망을 주는 이러한 노력을 설명했을 때

including her own daughter.

그녀는 울먹였습니다.

This really touched me.

이는 정말 감동적이었습니다.

It's not just about building really elegant science.

이는 단지 정말로 우아한 과학을 만드는 것만은 아닙니다.

It's about changing people's lives.

사람의 인생을 바꾸는 것입니다.

It's about understanding the power of engineering

또한 분자단위의 공학 기술력을

on the scale of molecules.

이해하는 것입니다.

I know that as students like Paige move forward in their careers,

저는 페이지와 같은 학생들은 진로를 향해 갈 것이고

they'll open new possibilities

그들은 새로운 가능성을 열 겁니다.

in addressing some of the big health problems in the world --

세계에 있는 중요한 건강 문제를 다루는데

including ovarian cancer, neurological disorders, infectious disease --

난소암, 신경성 질병, 감염병 같은 것을 포함하죠.

just as chemical engineering has found a way to open doors for me,

저를 위해서 화학 공학이 문을 열기 위한 방법을 찾은 것 처럼

and has provided a way of engineering

인류를 치유하기 위한

on the tiniest scale, that of molecules,

보다 얇은 형태 및 분자를 위한

to heal on the human scale.

공학적인 방법이 제공될 것입니다.

Thank you.

감사합니다.

(Applause)

(박수)