How nanoparticles could change the way we treat cancer | Joy Wolfram

번역: JungJae Lee 검토: Jihyeon J. Kim

It was a Sunday afternoon back in April of this year.

올해 4월, 일요일 오후였습니다.

My phone was ringing,

전화기가 울려

I picked it up.

받았습니다.

The voice said, "It's Rebecca.

목소리가 들렸습니다. “나 레베카야.

I'm just calling to invite you

너를 초대 하려고 전화했어.

to my funeral."

내 장례식으로."

I said, "Rebecca, what are you talking about?"

저는 물었습니다. “레베카, 도대체 무슨 말이야?”

She said, "Joy, as my friend, you have to let me go.

그녀는 말했습니다. “조이, 친구로서 이제 나를 놓아줘.

It's my time."

너무 지쳤어.”

The next day, she was dead.

다음날 레베카는 죽었습니다.

Rebecca was 31 years old when she died.

당시 레베카는 31살이었습니다.

She had an eight-year struggle with breast cancer.

유방암과 8년이나 싸웠고

It came back three times.

암은 세 차례 재발했습니다.

I failed her.

저는 레베카를 구하지 못했습니다.

The scientific community failed her.

과학계도 구하지 못했습니다.

And the medical community failed her.

의학계 또한 실패했습니다.

And she's not the only one.

레베카 하나만이 아닙니다.

Every five seconds,

5초마다

someone dies of cancer.

누군가 암으로 죽습니다.

Today, we medical researchers are committed

오늘도 우리 의학자들은

to having Rebecca and people like her

레베카 같은 암 환자가 마지막이기를 바라며

be one of the last patients that we fail.

연구에 전념을 다하고 있습니다.

The US government alone has spent over 100 billion on cancer research

미 정부만 해도 무려 천억 달러가 넘는 예산을

1970년 이래 암 연구에 투자했지만

since the 1970s,

with limited progress in regards to patient survival,

암 환자의 생존율은 크게 높아지지 못했습니다.

especially for certain types of very aggressive cancers.

특히 매우 공격적인 유형의 암에 걸렸을 때 생존율이 낮습니다.

So we need a change because, clearly,

변화가 필요합니다.

what we've been doing so far has not been working.

여태까지 해온 방법이 통하지 않기 때문입니다.

And what we do in medicine is to send out firefighters,

암 치료는 소방관을 보내는 것과 같습니다.

because cancer is like a big fire.

암은 커다란 화재와 비슷하기 때문입니다.

And these firefighters are the cancer drugs.

이 소방관은 항암제입니다.

But we're sending them out without a fire truck --

하지만 우리는 소방관을 소방차도 없이 보냅니다.

so without transportation, without ladders

운송 수단이 없으므로

사다리도 응급 장비도 없습니다.

and without emergency equipment.

And over 99 percent of these firefighters never make it to the fire.

99%를 넘는 소방관이 화재 현장에 도착하지 못합니다.

Over 99 percent of cancer drugs never make it to the tumor

99%가 넘는 항암제가 종양에 도달하지 못합니다.

because they lack transportation and tools

항암제가 목표로 하는 종양으로 갈

to take them to the location they're aiming for.

운송 수단과 도구가 없기 때문입니다.

Turns out, it really is all about location, location, location.

알고보니 진짜 문제는 모두 종양이 있는 위치였습니다.

(Laughter)

(웃음)

So we need a fire truck to get to the right location.

따라서 항암제를 종양으로 보낼 소방차가 필요합니다.

And I'm here to tell you that nanoparticles are the fire trucks.

나노입자가 바로 이 소방차 같은 역할을 할 수 있습니다.

We can load cancer drugs inside nanoparticles,

우리는 항암제를 나노입자 내부에 실을 수 있고

and nanoparticles can function as the carrier

나노입자는 운반책이자

and necessary equipment

필요한 장비로서 기능하여

to bring the cancer drugs to the heart of the tumor.

항암제를 종양의 깊숙한 지점으로 보낼 수 있습니다.

So what are nanoparticles,

그런데 나노입자란 무엇이고

and what does it really mean to be nano-sized?

나노입자는 얼마나 작은 걸까요?

Well, there are many different types of nanoparticles

다양한 소재를 이용해 만든

made out of various materials,

서로 다른 종류의 나노입자가 있는데

such as metal-based nanoparticles

예로 금속 기반 나노입자와

or fat-based nanoparticles.

지방 기반 나노입자가 있습니다.

But to really illustrate what it means to be nano-sized,

하지만 나노입자처럼 작은 크기를 실제로 보려면

I took one of my hair strands

머리카락 한 올을 뽑아

and placed it under the microscope.

현미경으로 봐야 합니다.

Now, I have very thin hair,

여기 매우 가는 머리카락 한 올이 있습니다.

so my hair is approximately 40,000 nanometers in diameter.

제 머리카락은 지름이 대략 4만 나노미터쯤 됩니다.

So this means, if we take 400 of our nanoparticles

이는 나노입자 400개를

and we stack them on top of each other,

수직으로 쌓아 올리면

we get the thickness of a single hair strand.

머리카락 한 올만 한 두께가 된다는 이야기입니다.

I lead a nanoparticle laboratory to fight cancer and other diseases

저는 암을 비롯한 다양한 질병과 싸우기 위해 설립한 나노입자 연구소를

at Mayo Clinic here in Jacksonville.

이곳 잭슨빌의 메이오클리닉 (Mayo Clinic)에서 이끌고 있습니다.

And at Mayo Clinic,

메이오클리닉에서

we really have the tools to make a difference for patients,

저희는 정말 훌륭한 장비로 환자들을 치료합니다.

thanks to the generous donations and grants to fund our research.

이는 모두 아낌없이 기부 하시고 연구에 자금을 대주신 덕분입니다.

And so, how do these nanoparticles manage to transport cancer drugs

어떻게 나노입자들을 이용해 항암제를

종양으로 옮길 수 있을까요?

to the tumor?

Well, they have an extensive toolbox.

나노입자에는 다용도 도구함이 있습니다.

Cancer drugs without nanoparticles are quickly washed out of the body

나노입자의 도움을 받지 못한 항암제는 콩팥을 거치며

몸 안에서 빠르게 약효가 떨어지는데

through the kidneys

because they're so small.

항암제가 너무 작기 때문입니다.

So it's like water going through a sieve.

이는 물이 체를 빠져나가는 것과 비슷합니다.

And so they don't really have time to reach the tumor.

따라서 항암제가 종양까지 도달할 시간이 부족합니다.

Here we see an illustration of this.

여기 그림을 보여드리겠습니다.

We have the firefighters, the cancer drugs.

소방관, 즉 항암제가 있습니다.

They're circulating in the blood,

그들은 혈액을 타고 순환하지만,

but they're quickly washed out of the body

몸에서 빠르게 약효가 약해져

and they don't really end up inside the tumor.

종양 내부까지 침투하지 못합니다.

But if we put these cancer drugs inside nanoparticles,

하지만 항암제를 나노입자에 실으면

they will not get washed out by the body

몸 안에서 약효가 약해지지 않을 것입니다.

because the nanoparticles are too big.

나노입자가 너무 크기 때문입니다.

And they will continue to circulate in the blood,

나노입자는 혈액을 타고 순환을 지속하며

giving them more time to find the tumor.

항암제가 종양을 찾기 위한 시간을 더 벌여줄 것입니다.

And here we see the cancer drug, the firefighters,

여기 항암제, 소방관이

inside the fire truck, the nanoparticles.

소방차, 즉, 나노입자 안에 있지요.

They're circulating in the blood,

혈액을 타고 순환하며

they don't get washed out

항암제의 약효가 빠지는 것을 막고

and they actually end up reaching the tumor.

실제로 종양에 도달합니다.

And so what other tools do nanoparticles have?

나노입자가 또 어떠한 도구들을 지니고 있을까요?

Well, they can protect cancer drugs from getting destroyed inside the body.

나노입자는 항암제를 몸 안에서 파괴되지 않게 보호할 수 있습니다.

There are certain very important but sensitive drugs

항암제는 무척 중요하지만 민감한 약물로

that are easily degraded by enzymes in the blood.

혈액에 있는 효소에 쉽게 훼손됩니다.

So unless they have this nanoparticle protection,

따라서 항암제를 나노입자로 보호하지 않으면

they will not be able to function.

제대로 기능할 수 없습니다.

Another nanoparticle tool are these surface extensions

또 다른 나노입자의 도구는 표면 연장입니다.

that are like tiny hands with fingers that grab on to the tumor

표면 연장은 손가락이 있는 작은 손처럼 종양을 잡고

and fit exactly onto it,

정확히 그 위로 연결되어

so that when the nanoparticles are circulating,

나노입자가 순환하며

they can attach onto the cancer cells,

암세포 표면에 붙어

buying the cancer drugs more time to do their job.

항암제가 자기 일을 할 수 있게 시간을 벌어줍니다.

And these are just some of the many tools that nanoparticles can have.

이 외에도 나노입자는 다양하고 많은 도구를 지니고 있습니다.

And today,

오늘날

we have more than 10 clinically approved nanoparticles for cancer

전 세계에 있는 환자를 대상으로 암세포를 치료하기 위해

나노입자를 활용한 사례가 10건 이상 임상적으로 입증되었습니다.

that are given to patients all over the world.

Yet, we have patients, like Rebecca, who die.

그러나 여전히 레베카처럼 사망한 환자들이 있습니다.

So what are the major challenges and limitations

그렇다면 현재 입증된 나노입자에

어떠한 문제점과 한계가 있을까요?

with currently approved nanoparticles?

Well, a major challenge is the liver,

주요 문제는 간입니다.

because the liver is the body's filtration system,

간은 인체의 여과 시스템으로

and the liver recognizes and destroys foreign objects,

몸 밖에서 침입한 대상을 찾아내어 파괴합니다.

such as viruses, bacteria and also nanoparticles.

예를 들어 바이러스와 박테리아 그리고 나노입자 또한 파괴합니다.

And the immune cells in the liver eat the nanoparticles,

또한 간에 있는 면역세포는 나노입자를 먹어 치워

preventing them from reaching the tumor.

종양에 도달하지 못하게 합니다.

And here we see an illustration where the kidney is no longer a problem,

여기 그림을 보시면 콩팥이 더 이상 문제 되지 않음에도

but these fire trucks, the nanoparticles,

소방차들, 즉, 나노입자들이

get stuck in the liver

간에 막혀서

and, actually, less of them end up reaching the tumor.

오직 일부만 종양에 도달합니다.

So a future strategy to improve nanoparticles

따라서 나노입자를 개선하기 위한 향후 전략은

is to temporarily disarm the immune cells in the liver.

간에 있는 면역 세포를 일시적으로 무력화하는 것입니다.

So how do we disarm these cells?

어떻게 이 세포들을 무력화할 수 있을까요?

Well, we looked at drugs that were already clinically approved

저희는 암과 다른 증세를 다루기 위해 임상적으로 승인된

for other indications

다른 약물들을 연구하고 있었습니다.

to see if any of them could stop the immune cells

혹시 그 중에 면역 세포가 나노입자를 못 먹게

from eating the nanoparticles.

막을 수 있는 약물이 있는지 보기 위해서였죠.

And unexpectedly, in one of our preclinical studies,

뜻밖에도 임상 전 연구 중 한 곳에서

we found that a 70-year-old malaria drug

개발된 지 70년 된 말라리아 치료제가

was able to stop the immune cells from internalizing the nanoparticles

면역 세포로 하여금 나노입자를 내복화하는 것을 막아

so that they could escape the liver

나노입자가 간을 통과해

and continue their journey to their goal, the tumor.

종양으로 계속 갈 수 있게 한다는 것을 발견했습니다.

And here we see the illustration of blocking the liver.

여기 그림을 보시면 간을 막아서

The nanoparticles don't go there,

나노입자가 그쪽으로 가지 않고

and they instead end up in the tumor.

대신 종양으로 갑니다.

So, sometimes, unexpected connections are made in science

때때로 과학에서는 예상치 못한 연결이

새로운 해결책으로 이끌기도 합니다.

that lead to new solutions.

Another strategy for preventing nanoparticles

나노입자가 간에 막히는 것을 방지할

from getting stuck in the liver

다른 전략은

is to use the body's own nanoparticles.

신체 고유의 나노입자를 사용하는 것입니다.

Yes -- surprise, surprise.

그렇죠. 놀라운 일입니다.

You, and you and you, and all of us have a lot of nanoparticles

여러분과 우리 모두의 몸 안에 많은 나노입자가

circulating in our bodies.

순환하고 있습니다.

And because they're part of our bodies,

그 나노입자들은 신체의 일부이기 때문에

the liver is less likely to label them as foreign.

간이 외부에서 침입한 것으로 취급할 가능성이 작습니다.

And these biological nanoparticles can be found in the saliva,

이러한 생물학적 나노입자들은

in the blood, in the urine, in pancreatic juice.

침과 혈액과 소변 그리고 췌액에서 발견할 수 있습니다.

And we can collect them from the body

몸에서 그것들을 모아

and use them as fire trucks for cancer drugs.

항암제를 위한 소방차로 사용할 수 있습니다.

And in this case,

이 경우

the immune cells in the liver are less likely to eat

간의 면역 세포가 생물학적 나노입자를

the biological nanoparticles.

먹을 가능성이 줄어듭니다.

So we're using a Trojan-horse-based concept

따라서 트로이 목마와 비슷한 방법을 사용해

to fool the liver.

간을 속인다고 할 수 있습니다.

And here we see the biological nanoparticles

여기 보시면 생물학적 나노입자가

circulating in the blood.

혈액을 타고 순환합니다.

They don't get recognized by the liver,

간에 들키지 않은 채로

and they end up in the tumor.

종양에 도달합니다.

And in the future,

미래에는

we want to exploit nature's own nanoparticles

자연 고유의 나노입자로

for cancer drug delivery,

항암제를 옮겨

to reduce side effects and save lives

항암제가 엉뚱한 지점에서 막히는 것을 방지해

by preventing the cancer drugs from being in the wrong location.

부작용을 줄이고 생명을 살리고자 합니다.

However, a major problem has been:

하지만 주요한 문제는 다음과 같습니다.

How do we isolate these biological nanoparticles in large quantities

어떻게하면 이 생물학적 나노입자에 손상을 가하지 않고

without damaging them?

대량으로 격리할 수 있을까요?

My lab has developed an efficient method for doing this.

저의 연구소는 이를 위해 효율적인 방법을 개발했습니다.

We can process large quantities of liquids from the body

우리는 대량의 체액을 처리해

to produce a highly concentrated, high-quality formulation

농도 높고 질 좋은 배합의

of biological nanoparticles.

생물학적 나노입자를 만들 수 있습니다.

And these nanoparticles are not yet in clinical use,

이 나노입자들은 아직 임상에서 사용할 수 없습니다.

because it takes an average of 12 years

일반적으로 12년이라는 시간이

to get something from the lab

실험 결과를 연구실에서

to your medicine cabinet.

실생활로 전파하는 데 소요되기 때문입니다.

And this is the type of challenge that requires teamwork

이는 암과의 싸움에 삶을 헌신하는

과학자들과 의사들이

from scientists and physicians,

힘을 합쳐야 하는 도전입니다.

who dedicate their lives to this battle.

And we keep going, thanks to inspiration from patients.

우리는 환자들이 주는 영감을 통해 계속 연구합니다.

And I believe that if we keep working on these nanomedicines,

저는 우리가 지속적으로 나노의학을 연구한다면

we will be able to reduce harm to healthy organs,

건강한 신체 기관에 해를 줄이고

improve quality of life

삶의 질을 올리며

and save future patients.

앞으로 발생할 환자들을 구할 수 있으리라 믿습니다.

I like to imagine

저는 이런 상상을 합니다.

that if these treatments had been available for Rebecca,

만약 이 치료법을 레베카에게 쓸 수 있었다면

that call from her

그날 받은 전화가

could have been an invitation

다른 종류의 초대

not to her funeral,

장례식이 아닌

but her wedding.

결혼 초대였을 수도 있었다고.

Thank you.

감사합니다.

(Applause)

(박수)