Nabiha Saklayen: Could you recover from illness ... using your own stem cells? | TED

번역: Sieun Park 검토: DK Kim

여러분은 검사 결과를 기다리며 진료실에 앉아있습니다.

의사가 들어와 말합니다.

“파킨슨 병입니다.”

You're sitting in the doctor's office waiting for test results.

심장이 쿵 내려앉고 온갖 안 좋은 일이 떠오릅니다.

She comes in and says,

걷지도 못하게 되고, 혼자 밥도 먹지 못하고

"You have Parkinson's disease."

손이 떨리고 침을 흘리고 삼키지도 못하게 될 거예요.

Your heart sinks, and you think about everything that will go wrong:

you'll be unable to walk, unable to feed yourself, your hands trembling, drooling,

하지만 여러분이 무슨 말을 꺼내기도 전에 의사가 말합니다.

“걱정하지 마세요. 오늘 세포를 주문해 놓을게요.”

unable to swallow.

But before you say anything, she says,

여러분은 일주일 뒤에 다시 방문하고,

외과 의사가 여러분의 뇌에 새 신경 세포를 이식합니다.

"Not to worry, we'll put in an order for your cells today."

여러분은 방금 파킨슨병의 주문형 기능성 치료제를 받은 겁니다.

You come back a week later,

and a surgeon transplants brand new neurons into your brain.

여러분 자신의 세포로 만든 것이죠.

You just received an on-demand functional cure for Parkinson's,

과학 소설처럼 들리지만 미래에는

모두가 자신의 줄기 세포를 은행에 미리 보관해서

made from your cells.

It sounds like science fiction, but in the future,

언제든지 새 신경 세포, 근육 세포, 피부 세포가 필요할 때

we will all have the option of having our stem cells banked ahead of time

은행에서 만들어낼 수 있을 겁니다.

그 세포들은 100% 여러분의 세포라서

so that any time you need new neurons, new muscle cells, new skin cells,

여러분의 면역 체계가 그 세포들을 절대 거부하거나 공격하지 않을 거예요.

they'd be generated from this bank.

And because they're 100 percent your cells,

사실, 우리 몸은 이 세포들이

your immune system is extremely unlikely to reject or attack those cells.

세포 공장에서 왔다는 것을 모릅니다.

In fact, the body has no idea

이 모든 건 생물학,

that these cells were actually made in a cell factory.

레이저 물리학, 기계 학습의 교차점에서 돌파구가 있었기 때문에 가능합니다.

생물학부터 시작하죠.

All of this is possible because of a breakthrough

인간의 신체는 정말 경이로워요.

at the intersection of biology, laser physics and machine learning.

세포 수조 개가 협동해서

We'll start with biology.

피를 돌게 하고, 도파민을 분비하고,

The human body is an absolute miracle.

지금 제가 여러분을 보고 말할 수 있게 하거든요.

Trillions of cells are working in synchronicity

하지만 우리가 나이 들면서 세포도 함께 나이를 먹습니다.

to pump blood, secrete dopamine

그래서 피부가 처지기 시작하고

and let me see and speak to you right now.

연골이 점점 닳아가고

But as we age, our cells age, too.

5마일 달리기가 20분 걷기로 바뀝니다.

That's why our skin starts to sag,

맞습니다, 우리 모두 늙습니다.

our cartilage wears away,

우리 몸은 째깍거리는 시한폭탄입니다.

and your five-mile run might turn into a 20-minute walk.

하지만 줄기 세포가 해결책이 될 수 있습니다.

Yes, we're all getting older.

줄기 세포 하나가 몸에 있는 거의 어떤 세포든 될 수 있거든요.

Our bodies are ticking time bombs.

But stem cells could offer a solution,

제 할머니께서는 2012년 당뇨병으로 돌아가셨습니다.

because one stem cell can become almost any cell in your body.

그때 이 기술이 있었더라면

할머니의 줄기 세포로 새 췌장 세포를 만들어

My grandma passed away due to diabetes in 2012.

치료할 수 있었을 겁니다.

If the technology were available at the time,

하지만 불행히도 줄기 세포는 다루기 어렵기로 악명이 높습니다.

we could have used her stem cells to generate new pancreatic cells,

and it could have cured her.

근본적인 문제 중 하나는 만드는 과정입니다.

환자의 혈액 세포를 채취해서

Now, unfortunately, stem cells are notoriously difficult to engineer.

거기에 화학 물질을 첨가해 줄기 세포로 바꿉니다.

One fundamental problem relates to how they're made,

이 화학적 과정으로는

which involves taking a patient's blood cells

절대 완벽한 줄기 세포를 얻을 수 없습니다.

and adding chemicals to those blood cells to turn them into stem cells.

사실, 매우 난잡한 세포 덩어리들이

눈, 뇌, 간 등 다양하게 발전합니다.

Now, during this chemical process,

you never end up with a perfect set of stem cells.

In fact, you get a very messy plate of cells going in different directions --

그리고 무작위 세포는 모두 제거해야 하고요.

아주 최근까지도, 세포를 제거하는 주요 수단은

towards the eye, brain, liver --

and every random cell must be removed.

손이었습니다.

제가 하버드 줄기 세포 연구소에 처음 방문했을 때,

Until recently, the main way to remove cells was by hand.

숙련된 과학자들이 벤치에 앉아

줄기세포를 관찰하며 하나하나 조사하고

I remember the first time I visited the Harvard Stem Cell Institute.

원치 않는 세포들을 손으로 제거하는 것을 봤습니다.

I watched a highly skilled scientist sitting at a bench looking at stem cells,

이는 매우 느리고 지루하며 수공업적인 과정입니다.

evaluating them one at a time

and removing the unwanted cells by hand.

그래서 오늘날 개인화된 줄기 세포 은행을 만드는 데는

약 100만 달러가 듭니다.

It's a slow, tedious and artisanal process,

which is why generating a personalized stem cell bank today

기부자의 줄기 세포를 쓰면 훨씬 저렴하지만

여러분의 면역 체계는 이 세포들을 거부하거나 공격할 것입니다.

costs about one million dollars.

Now, using a donor's stem cells is much cheaper,

면역억제제를 먹지 않는다면요.

안타깝게도 이는 많은 사람들에게, 특히 노인들에게는 가능하지 않습니다.

but your immune system will likely attack or reject those cells

이 문제를 피하기 위해,

unless you take immunosuppressants,

몇몇 과학자들은 줄기 세포를

which, unfortunately, is not an option for a lot of people,

가장 흔한 유전적 배경을 가진 사람들로부터 모읍니다.

especially the elderly.

To avoid this problem,

여기 미국에서

some scientists are banking stem cells

세포 은행을 만들어서

from individuals with the most common genetic backgrounds.

가장 흔한 세포주 100개를 저장했다고 가정해 봅시다.

이는 백인의 약 75%,

Here in the US,

let's say we made a cell bank with 100 of the most common cell lines.

아프리카계 미국인의 50%에 효과가 있습니다.

하지만 점점 어려워집니다.

It could work for about 75 percent of Caucasians,

제 공동 창업자는 필리핀계 멕시코인입니다.

하지만 은행에서 지원을 받을 수 있을지는 미지수입니다.

50 percent of African Americans.

But it gets harder.

하지만 그럼에도 불구하고

My cofounder is Filipina-Mexican,

낯선 사람의 세포 혹은 자신의 세포를 선택할 수 있다면

and it's unclear if she would be ever covered by a bank.

And regardless,

당연히 자신의 세포를 선택하지 않을까요?

if you could choose between using a stranger's cells versus your own,

개인화된 줄기 세포는 저, 그리고 여러분 각자에게

효과가 있는 약을 만들 수 있는 기회입니다.

wouldn't you choose your own?

Personalized stem cells are our opportunity

줄기 세포 생산 과정을

to make medicines that truly work for me, for you and everyone.

저렴하고 확장 가능하게 하려면 자동화해야 합니다.

이 문제에 사람들마다 다르게 접근하는데

And in order to make this process of stem cell production affordable and scalable,

제가 고른 것은

물리학입니다!

we have to automate it.

어렸을 때부터 저는 물리학을 정말 너무 좋아했습니다.

Different people are taking different approaches to doing that,

별을 바라보고 우주 여행을 공상하면서 말이죠.

and I decided to use physics.

엄마, 제가 이상하다고 생각하지 않아줘서 고마워요!

Since childhood, I've been a die-hard physics fan,

저희 가족은 이사를 많이 했습니다.

gazing at the stars,

사우디 아라비아에서 독일로, 스리랑카로 방글라데시로요.

daydreaming about space travel.

Thanks, Mom, for not thinking I was weird!

이사할 때마다 저는 새로운 언어와 문화를 배워야 했습니다.

My family moved around a lot,

from Saudi Arabia to Germany to Sri Lanka to Bangladesh,

결국 저는 물리학과 사랑에 빠지게 되었는데

보편적인 언어라서 매번 다시 배울 필요가 없었거든요.

and each time, I had to learn new languages and cultures.

박사 학위를 시작했을 때,

Eventually, I fell in love with physics because it was a universal language

저는 레이저 물리학 실험실에 들어갔는데

레이저가 가장 멋지기 때문이죠.

that I didn't have to relearn every time.

하지만 전 생물학에도 손을 대기로 했죠.

When I started my PhD, I joined a laser physics lab,

저는 레이저를 이용해 인간의 세포를 조작하기 시작했고

because lasers are the coolest.

But I also decided to dabble in biology.

제가 생물학자들과 이야기하자 그들은 정말 놀라워했습니다.

I started using lasers to engineer human cells,

과학자들은 항상 생물학을 더 정확하게 만들 방법을 찾고 있었거든요.

and when I talked to biologists about it, they were amazed.

가끔 세포 배양이 요리와 아주 비슷하게 느껴질 수도 있습니다.

Here's why: scientists are always looking for ways to make biology more precise.

화학 물질을 몇 가지 골라서 냄비에 넣고

저어주고, 데우고, 어떤 일이 일어나는지 보는 거죠.

Sometimes cell culture can feel a lot like cooking:

처음부터 다시 하기도 하고요.

반대로 레이저는 정말 정밀해서

take some chemicals, put it in a pot, stir it, heat it, see what happens,

세포 수백만 개 중 하나를

매초, 매분, 매시간 언제든지 정확한 간격으로 조준할 수 있습니다.

try it all over again.

In contrast, lasers are so precise,

you can target one cell in millions at precise intervals --

이 지루한 줄기 세포 배양 과정을 손으로 하는 게 아니라

every second, every minute, every hour -- you name it.

레이저를 이용해서 원치 않는 세포를 제거할 수 있다는 걸 깨달았습니다.

I realized that instead of doing this tedious process of stem cell culture

이 전 과정을 자동화하기 위해

원치 않는 세포를 식별하고 잘라내는 데 기계 학습을 사용하기로 했습니다.

by hand,

we could use lasers to remove the unwanted cells.

And to automate the entire process,

오늘날 알고리즘은 유용한 정보와 영상을 찾는 데 탁월하므로

we decided to use machine learning to identify those unwanted cells

기계 학습의 완벽한 활용례가 됩니다.

and zap them.

Algorithms today are great at finding useful information and images,

작동 방식은 이렇습니다.

혈액세포를 채취해 카세트에 넣어주세요.

채취한 혈액세포에 화학 물질을 첨가해 늘 그렇듯 줄기 세포로 바꿔주세요.

making this a perfect use case for machine learning.

Here's how it works:

이제, 사람을 시켜서

Take some blood cells, put it in a cassette.

원치 않는 세포를 찾아 손으로 제거하는 대신

Add chemicals to those blood cells to turn them into stem cells like always.

기계가 세포를 식별하고

Now, instead of having a human look for those unwanted cells

레이저로 제거합니다.

and remove them by hand,

보시다시피 이 모든 과정은 기계로 이루어집니다.

the machine identifies the unwanted cells

and zaps them with a laser.

컴퓨터는 세포를 인쇄할 시기와 빈도를 결정하고

As you can see, this entire process happens by machine.

완전 자동화된 체계를 사용하여 과정을 진행합니다.

The computer decides when and how often to print the cells

가지치기를 반복하고 나면 완벽한 줄기 세포 배양이 끝나고

and uses a fully automated system to run the process.

언제든지 은행으로 옮겨서 사용할 수 있습니다.

After repeated pruning,

미래의 줄기 세포 농장에는

you end up with a perfect culture of your stem cells,

카세트 수백 개, 수백만 개가 쌓여있을 것이고

ready to be banked and used at any time.

한 카세트가 한 사람의 개인화된 은행이 될 것입니다.

In the future, we're going to have stem cell farms

태어나면 간호사들이 바로 제대혈을 채취해서 배양용으로 보내서

with stacks and stacks of hundreds and then eventually millions of cassettes,

each cassette a personalized bank for one human.

남은 평생 동안 줄기 세포를 보관하고 준비합니다.

Nurses will take a sample of your cord blood right at birth

의학적 필요가 생기면 바로 보낼 수 있도록요.

and ship it off for cultivation,

심장에 문제가 생긴다고 해 봅시다.

so that for the rest of your life, your stem cells are on file, banked,

의사는 새 심장 세포를 주문합니다.

탈모라면 새 머리카락을 주문할 수 있습니다.

ready to go, should any medical need arise.

Let's say you develop heart disease.

임플란트에 이 기술을 가장 빨리 적용할 수 있습니다.

Your doctor can order up new heart cells.

국립 안과 연구소의 카필 바르티 박사의 연구는

Hair loss. They can order up new hair.

실명 치료에 줄기 세포를 응용하는

The most immediate application of this technology is for implants.

획기적인 임상 실험을 발표했습니다.

Dr. Kapil Bharti's research at the National Eye Institute

과정이 더 저렴해짐에 따라

과학자들은 점점 더 큰 규모의 임상 실험을 해서

has informed a breakthrough clinical trial

for a stem cell derived therapy for blindness.

오늘날에는 존재하지 않는 새 치료법을 개발할 수 있습니다.

As the process becomes cheaper,

왜나하면 현재 백만 달러짜리 과정이

scientists can run larger and larger clinical trials at scale

곧 오만 달러 이하가 될 것이고

to develop new treatments that don't exist today,

시간이 지나면서 더 저렴해질 것이기 때문입니다.

because what costs one million dollars today

이제, 이보다 더 흥미로워질 것입니다.

will soon be less than 50,000,

and then even cheaper with time.

아마 여러분은 장수를 생각하실 겁니다.

Now, it gets even more interesting than that.

이는 매우 가능성이 있고요.

미래에 우리는 같은 줄기 세포 은행에서

And perhaps you have longevity in mind.

완전히 새로운 장기, 조직과 피부를 만들 것입니다.

That is certainly a possibility.

In the future, we might use these exact same stem cell banks

새 뼈, 치아, 무엇이든요.

to generate entire new organs, new tissues, new skin ...

또한 이 기술의 잠재력이 있는 분야는

New bone, teeth, anyone?

혁신적인 개인 맞춤형 의약품입니다.

오늘날, 약을 복용하는 것은 어느 정도 시행착오입니다.

This technology also has the potential

복용하기 전에는 약이 효과가 있는지 없는지 전혀 알 수 없으니까요.

to revolutionize personalized pharmaceuticals.

Today, taking medicine is, to some degree, trial and error.

하지만 만약 우리가 작은 모형을,

You don't really know if the drug is going to work for you

여러분의 세포로 여러분의 복제품을 만든다면 어떨까요?

until you put it in your body.

눈 세포, 뇌 세포, 심장 세포, 근육 세포, 혈액 세포를

But what if we had a miniature human replica of you with your cells --

칩 위에 심는 겁니다.

eye cells, brain cells, heart cells, muscle cells, blood cells --

여러분의 소형 복제품입니다.

약물을 복용하면 어떤 반응이 일어날지 실험실에서 먼저 시험할 수 있습니다.

on a chip?

효과가 있다면, 환상적이네요, 가서 약을 드세요.

A miniature human replica of you.

없다면 약사가 여러분만을 위한 맞춤 약을 주문할 수 있습니다.

We could take the drugs, test them on the cells in the lab first

to see how it works.

If it works, fantastic. Go ahead and take the drug.

이는 수십 년 동안 과학자들의 희망이자 꿈이었습니다.

If it doesn't, pharmacists can order up custom drugs just for you.

이 기술로,

마침내 줄기 세포의 진정한 잠재력을 실현할 수 있습니다.

This has been the hope and dream of scientists for decades.

자신의 세포로 만든 주문형 기능성 약품이죠.

With this technology,

we can finally realize the true potential of stem cells:

여러분의 몸이 거부하지 않을 치료제입니다.

on-demand functional cures made from your cells.

진정 모든 사람에게 효과가 있는 치료제입니다.

Cures that your body won't reject.

재생 의학의 미래는

Cures that truly work for everyone.

100% 개인화에 있습니다.

여러분이 생각하는 것보다 훨씬 가깝습니다.

The future of regenerative medicine is 100 percent personalized,

감사합니다.

(박수)

and it's a lot closer than you think.

Thank you.

(Applause)