New nanotech to detect cancer early | Joshua Smith

번역: Kyo young Chu 검토: Seon-Gyu Choi

"You have cancer."

"당신은 암에 걸렸습니다."

Sadly, about 40 percent of us will hear those three words within our lifetime,

슬프지만 우리 중 약 40%는 살면서 이 말을 듣게 됩니다.

and half will not survive.

그리고 그중 절반은 살아남지 못합니다.

This means that two out of five of your closest friends and relatives

이 말인즉슨, 여러분의 가장 절친한 친구나 지인 5명 중 2명은

will be diagnosed with some form of cancer,

암 진단을 받게 된다는 것이고

and one will die.

그중 1명은 죽는다는 것입니다.

Beyond the physical hardships,

육체적 역경 이외에도

roughly one-third of cancer survivors here in the US

미국에서 암을 이겨낸 대략 3분의 1의 사람들은

will go into debt from treatment.

치료비 빚더미에 앉게 됩니다.

And they're at least two and a half times more likely to declare bankruptcy

그리고 암에 걸리지 않은 사람들에 비해 2.5배나

than those without cancer.

파산확률이 높습니다.

This disease is pervasive.

이 병은 광범위하게 영향을 미칩니다.

It's emotionally draining

정신적으로도 지치게 하고

and, for many,

많은 사람을

financially destructive.

금전적으로도 무너뜨립니다.

But a cancer diagnosis doesn't have to be a death sentence.

하지만 암 진단을 사망선고로 받아들일 필요는 없습니다.

Finding cancer early,

암세포를 더 빨리

closer its genesis,

초기에 발견하는 것이 중요한 이유는

is one of the critical factors to improving treatment options,

선택 가능한 치료 방법을 늘리고

reducing its emotional impact

심리적인 영향도 줄이고

and minimizing financial burdens.

금전 부담도 줄이기 때문입니다.

Most importantly,

무엇보다도

finding cancer early --

암을 조기에 발견하는 것이 제 연구의 최우선 목표이기도 합니다.

which is one of the primary aims of my research --

greatly enhances your odds of survival.

생존 확률을 크게 높이겠다는 거죠.

If we just look at the case of breast cancer for example,

예를 들어 유방암의 경우를 보면

we find that those who are diagnosed and treated at stage one

1기에 진단이 내려져 치료를 받은 환자들은

have a five-year survival rate of nearly 100 percent --

5년 동안 생존할 확률이 거의 100%에 가깝습니다.

odds that decrease to just 22 percent if treated at stage four.

하지만 4기에 치료를 시작하면 그 확률이 22%로 줄어듭니다.

And similar trends are found for colorectal and ovarian cancer.

그리고 직장암이나 난소암의 경우에도 유사한 경향을 보입니다.

Now, we're all aware that an early diagnosis that is accurate

자, 이제 초기에 정확하게 진단하는 것이

is critical for survival.

생존에 있어서 중요함을 알았습니다.

The problem is that many cancer diagnostic tools are invasive,

문제는 많은 암 진단 방법들이 몸에 칼을 대야하고

costly,

비싸고

often inaccurate

부정확할 때도 있고

and they can take an agonizing amount of time to get the results back.

결과가 나오는데 굉장히 오랜 시간이 걸릴 수도 있다는 것입니다.

Still worse, when it comes to some forms of cancer,

더 나쁜 경우는 특정 암에 관해서

such as ovarian, liver or pancreatic cancer,

예를 들어 난소암, 간암, 췌장암 등은

good screening methods simply don't exist,

훌륭한 검출 방법이란 것이 없습니다.

meaning that often people wait until physical symptoms surface,

이 말은, 환자들의 신체에 표면적 증상이 나타났을 때는

which are themselves already indicators of late-stage progression.

이미 말기까지 진행되었음을 의미하기 때문이죠.

Like a tornado strike in an area without an early warning system,

조기 경보 시스템이 없는 지역이 토네이도를 맞은 것처럼

there is no alarm to warn,

위험을 알려줄 경보가 없습니다.

for the danger is already at your doorstep

눈앞에 위험이 이미 닥치고 나면

when your odds of survival are greatly reduced.

여러분의 생존 확률은 크게 낮아집니다.

Having the convenience and accessibility of regular screening options

정기 검진이 편리성과 접근성을 갖추면

that are affordable, noninvasive and could provide results much sooner,

즉 저렴하고, 수술도 필요 없고, 빠른 결과를 제공한다면

would provide us with a formidable weapon in the fight against cancer.

암과의 싸움에서 가공할 무기가 될 것입니다.

An early warning would allow us to get out ahead of the disease

조기 경보는 우리가 질병을 앞질러 가게 해줍니다.

instead of merely following in its relentless wake.

단지 그 잔혹한 흔적을 따라가는 대신 말이죠.

And this is exactly what I've been doing.

바로 그것이 제가 하고 있는 일입니다.

For the past three years, I've been developing technologies

지난 3년 동안 제가 개발한 기술은

that could ultimately aid clinicians

궁극적으로 의사들을 도와

with rapid, early-stage cancer diagnostics.

빠르고, 조기에 암 진단을 할 수 있는 기술입니다.

And I've been fueled by a deep scientific curiosity,

그리고 저는 지금까지 깊은 과학적 호기심과

and a passion to change these statistics.

이런 문제 해결에 대한 열정에 힘입었습니다.

Last year however,

하지만 작년에

this fight became much more personal

이 싸움은 더욱 개인적 문제로 다가왔습니다.

when my wife was diagnosed with breast cancer.

제 아내가 유방암 진단을 받게 된 것이죠.

It was an experience that added a strong and unexpected emotional dimension

저의 노력에 강력하고 예상치 못한 감정을 더해준 경험이었습니다.

to these efforts.

I know firsthand how life-altering treatment can be,

저는 그 치료가 삶에 끼치는 영향을 일단 알고 있었습니다.

and I'm keenly aware of the emotional havoc

암이 불러올 가족 전체의 심리적 혼란도 아주 잘 알고 있었습니다.

that cancer can wreak on a family,

which in our case included our two young daughters.

저의 어린 두 딸을 포함해서 말이죠.

Because we found it early during a routine mammogram,

정기적인 유방 조영 촬영으로 이를 초기에 발견했기 때문에

we were able to focus primarily on treatment options

우리는 국부적인 종양에 대한 우선적 처치에 집중할 수 있었고

for the localized tumor,

reaffirming to me how important an early diagnosis is.

초기 진단이 얼마나 중요한지 더 큰 확신을 갖게 되었습니다.

Unlike other forms of cancer,

다른 형태의 암과는 달리

mammograms do offer an early-stage screening option for breast cancer.

유방암은 유방 조영술로 초기 진단이 가능합니다.

Still, not everyone has this done,

그러나 누구나 이 검사를 받는 것도 아니고

or they may develop breast cancer

유방 조영술이 권장되는 중년 이전에 유방암이 진행될 수도 있죠.

before the middle age recommendation for having a mammogram.

So, there's still a lot of room for improvement,

그래서 검사법이 있는 암이라고 해도

even for cancers that do have screening options,

개선의 여지는 여전히 많이 있으며

and, of course, considerable benefits for those that don't.

물론 그렇지 않은 암에도 상당한 이점이 있습니다.

A key challenge then for cancer researchers

암 연구자들에게 있어서 가장 중요한 과제는

is to develop methods

다양한 종류의 암에 대한 정기 검진을

that make regular screening for many types of cancers

더 편리하게 하는 방법을 만드는 것입니다.

much more accessible.

Imagine a scenario where during your regular checkup,

여러분이 정기 검진을 받으러 병원에 갔는데

your doctor can take a simple, noninvasive urine sample,

담당 의사가 단순히

비외과적 소변 샘플이나 액상의 생검 시료만으로

or other liquid biopsy,

and present you with the results before you even leave the doctor's office.

여러분이 그 방을 나가기도 전에 결과를 보여준다고 생각해 보세요.

Such a technology could dramatically reduce the number of people

이러한 기술이 있다면 암 조기 진단의 감시망이 놓치는 환자의 숫자를

who slip through the net of an early-stage cancer diagnosis.

현저하게 낮출 것입니다.

My research team of engineers and biochemists

엔지니어와 생화학자로 이루어진 저희 연구진은

is working on exactly this challenge.

바로 이런 과제를 연구하고 있습니다.

We're working on ways to frequently activate an early-stage cancer alarm

저희는 사람들이 건강할 때부터 정기 검진을 시작하도록 함으로써

by enabling regular screenings that would start when a person is healthy

암 초기 경보를 활성화하는 방안을 연구하고 있습니다.

so that action could be taken to stop cancer the moment it emerges,

이를 통해 암이 생기는 순간에 진행을 막고

and before it can progress beyond its infancy.

더 진행되지 않도록 하고자 합니다.

The silver bullet in this case are tiny vesicles,

이를 위한 묘책이 바로 미세 소낭입니다.

little escape pods regularly shed by cells called exosomes.

세포에서 주기적으로 배출되는 작은 소포체로서 엑소좀이라고 하죠.

Exosomes are important biomarkers

엑소좀은 암의 진전 과정에 있어서

that provide an early-warning system for the development of cancer.

조기 경보를 가능하게 하는 중요한 생체 지표입니다.

And because they're abundantly present in just about every bodily fluid,

그리고 이는 인체 내의 체액에 풍부하게 존재하기 때문에

including blood, urine and saliva,

피, 소변, 타액과 같은 것도

they're extremely attractive for noninvasive liquid biopsies.

비외과적 액체 생검 샘플로 아주 적절합니다.

There's just one problem.

그런데 문제가 하나 있습니다.

An automated system for rapidly sorting these important biomarkers

이런 중요한 생체 지표를 빠르게 구분하는 자동화 시스템이

is not currently available.

현재로서는 없다는 것입니다.

We've created a technology that we call nano-DLD

하지만 저희가 개발한 나노 DLD라는 기술로

that is capable of precisely this:

그 일을 정확하게 해낼 수 있습니다.

automated exosome isolation

자동으로 엑소좀을 구분하여

to aid rapid cancer diagnostics.

빠른 암 진단을 도와주죠.

Exosomes are the newest early-warning weapon, if you will,

말하자면, 엑소좀은 액상 생검 영역에서

to emerge on the liquid biopsy front.

떠오르는 최신의 조기 경보 무기입니다.

And they're really, really small.

엑소좀은 매우 작습니다.

They measure just 30 to 150 nanometers in diameter.

지름은 30에서 150나노미터 정도로 측정됩니다.

This is so tiny

아주 작아서

that you could fit about a million of them into a single red blood cell.

적혈구 세포 하나에 백만 개 정도를 넣을 수 있습니다.

That's roughly the difference between a golf ball

그 차이를 비교하자면

and a fine grain piece of sand.

골프공과 미세한 모래알 정도라고 보시면 됩니다.

Once thought to be little bins for unwanted cellular waste,

한때는 필요 없는 세포 쓰레기의 작은 쓰레기통으로 취급받았지만

it has been found that cells actually communicate

세포들이 엑소좀을 배출하고 흡수하면서 실제로 소통하고 있음이 밝혀졌습니다.

by producing and absorbing these exosomes

which contain surface receptors,

엑소좀에는 표면 수용체와

proteins and other genetic material collected from their cell of origin.

단백질 그리고 그 기원세포에서 수집된 유전물질을 가지고 있습니다.

When absorbed by a neighboring cell,

주변 세포에 흡수될 때

exosomes release their contents into the receiving cell,

엑소좀은 수용 세포에 내용물을 방출하고

and can set in motion fundamental changes in gene expression --

유전자 발현의 근본적 변화를 일으킬 수 있습니다.

some good,

좋은 변화도 있고

and this is where cancer comes in,

안 좋은 경우엔

some bad.

암이 됩니다.

Because they are clothed in the material of the mother cell,

엑소좀이 모세포의 기원물질을 가지고 있고

and contain a sample of its environment,

그 환경의 샘플을 갖고 있기에

they provide a genetic snapshot of that cell's health and its origin.

해당 세포의 건강과 근원에 대한 유전 정보를 보여줍니다.

All of these qualities make exosomes invaluable messengers

이러한 특성 덕분에 엑소좀이 매우 중요한 메신저 역할을 하는데

that potentially allow physicians

이는 잠재적으로 외과의들이

to eavesdrop on your health at the cellular level.

여러분의 건강을 세포 단위로 살펴볼 수 있도록 해줍니다.

To catch cancer early, however,

하지만 암을 조기에 발견하려면

you have to frequently intercept these messages

이런 메시지를 빈번하게 가로채서

to determine when cancer-causing troublemakers within your body

여러분의 몸속 발암 물질이 언제 반란을 일으킬지

decide to start staging a coup,

진단해야 합니다.

which is why regular screening is so critical

이것이 정기 검진이 중요한 이유이고

and why we're developing technologies to make this possible.

저희가 이를 위한 기술을 개발하는 이유입니다.

While the first exosome-based diagnostics emerged on the market just this year,

올해 최초의 엑소좀 기반 진단법이 시장에 나왔지만

they are not yet part of mainstream healthcare options.

아직까진 많이 알려진 건강 관리 방법은 아닙니다.

In addition to their recent emergence,

최근에 나온 것이라는 점 외에도

another factor that's limiting their widespread adoption

이 기술이 널리 퍼지는데 어려움을 겪는 점으로는

is that currently, no automated exosome isolation system exists

현재 자동화된 엑소좀 분리체계가 없어 저렴한 정기 검사가 어렵다는 것입니다.

to make regular screening economically accessible.

The current gold standard for exosome isolation

현재의 엑소좀 분리를 위한 표준은

includes ultracentrifugation,

초원심분리기가 필요하고

a process requiring expensive laboratory equipment,

시료 처리를 위한 고가의 실험 장비와

a trained lab tech

숙련된 연구원

and about 30 hours of time to process a sample.

그리고 하나의 샘플 처리를 위해 약 30시간이 필요합니다.

We've come up with a different approach for achieving automated exosome isolation

저희는 소변과 같은 시료로부터 자동화된 엑소좀 분리를 가능케 하는

from a sample such as urine.

다른 방법을 고안해냈습니다.

We use a chip-based, continuous flow separation technique

저희는 전자칩 기반의 연속적인 유체 흐름 분리 기술인

called deterministic lateral displacement.

측방 변위량 판정(DLD) 기술을 이용했습니다.

And we have done with it

저희가 사용한 이 방법은

what the semiconductor industry has done so successfully for the past 50 years.

반도체 산업에서 지난 50년간 성공적으로 사용한 방법이죠.

We shrunk the dimensions of this technology

저희는 마이크로 단위에서 진정한 나노 단위로

from the micron scale to the true nanoscale.

이 기술을 축소했습니다.

So how does it work?

작동 원리가 궁금하시죠?

In a nutshell,

쉽게 말씀드리자면

a set of tiny pillars separated by nanoscopic gaps

나노 단위의 간격으로 분리된 작은 기둥들이

are arranged in such a way

이런 식으로 배열되는데

that the system divides the fluid into streamlines,

이 시스템이 액체를 물줄기 가르듯 나눕니다.

with the larger cancer-related nanoparticles being separated

암과 관련된 더 큰 나노 분자들은

through a process of redirection from the smaller, healthier ones,

작고 건강한 세포들의 방향전환 과정을 통해 분리됩니다.

which can in contrast

작은 세포들은 반대로

move around the pillars in a zigzag-type motion

기둥 사이를 지그재그 모양으로 흘러

in the direction of fluid flow.

유체 흐름을 따라갑니다.

The net result is a complete separation of these two particle populations.

최종적으로는 이 두 분자가 완전하게 분리됩니다.

You can visualize this separation process

이 분리 과정을 그려보면

similar to traffic on a highway that separates into two roads,

두 길로 나누어진 고속도로와 비슷합니다.

with one road going into a low-clearance tunnel under a mountain,

하나는 산 아래로 뚫린 높이 제한이 있는 터널이고

and the other road going around it.

다른 길은 돌아가는 길인 셈이죠.

Here, smaller cars can go through the tunnel

소형차는 터널을 지나갈 수 있지만

while larger trucks, carrying potentially hazardous material,

잠재적 위험한 물질을 실은 트럭은

are forced to take the detour route.

돌아가는 길로 가야 합니다.

Traffic is effectively separated by size and contents

교통량은 효과적으로 크기와 내용물로 나누어집니다.

without impeding its flow.

흐름을 방해하지 않고 말이죠.

And this is exactly how our system works on a much, much smaller scale.

훨씬 더 작은 크기이긴 하지만 이 원리로 저희 시스템이 작동합니다.

The idea here is that the separation process for screening

여기에서 중요한 점은 검사를 위한 분리과정이

could be as simple as processing a sample of urine, blood or saliva,

소변, 혈액 혹은 타액 샘플을 처리하는 것처럼 간단해진다는 것이고

which is a near-term possibility within the next few years.

단기적으로 향후 몇 년 안에 가능해질 거라는 점입니다.

Ultimately, it could be used to isolate and detect target exosomes

궁극적으로는 이 기술로 목표로 하는 엑소좀을 분리하고 찾아내서

associated with a particular type of cancer,

특정 암과의 관련성을 몇 분 안에 찾아내서

sensing and reporting their presence within minutes.

검사 결과를 알 수 있다는 것입니다.

This would make rapid diagnostics virtually painless.

이로써 고통 없는 빠른 진단이 가능하게 될 것입니다.

Broadly speaking,

일반적으로 말하자면

the ability to separate and enrich biomarkers

생체지표를 분리하고 더 많이 얻어내기 위해

with nanoscale precision in an automated way,

나노단위의 정밀도와 자동화하는 능력을 갖는다면

opens the door to better understanding diseases such as cancer,

암과 같은 질병을 더 잘 이해할 수 있는 문을 열게 됩니다.

with applications ranging from sample preparation to diagnostics,

그 응용 범위도

샘플 준비부터 진단까지

and from drug resistance monitoring to therapeutics.

약물 내성 모니터링에서 치료법까지 다양합니다.

Even before my wife's bout with cancer,

제 아내가 암과의 사투를 벌이기 훨씬 이전부터

it was a dream of mine to facilitate the automation of this process --

정기 검진을 더 편리하게 만드는 이 과정을

to make regular screening more accessible,

자동화하는 것은 제 꿈이었습니다.

similar to the way Henry Ford made the automobile accessible

이는 헨리 포드가 조립 설비를 발전시킴으로써

to the general population

일반 대중들이 자동차를 탈 수 있게 만든 것과 비슷합니다.

through development of the assembly line.

Automation is the key to accessibility.

그런 접근성의 핵심은 바로 자동화입니다.

And in the spirit of the Hoover dream,

후버가 꿈꿨던 정신인

"a chicken in every pot and a car in every garage,"

"모든 냄비에 닭고기를, 모든 차고에 자동차를"처럼

we're developing a technology

저희는 모든 가정에

that could ultimately place an early-warning cancer detection system

암 진단 조기 경보 시스템을 놓을 수 있는 기술을

in every home.

개발하고 있습니다.

This would allow every man, woman and child

그렇게 되면 남녀노소 모두

the opportunity to be regularly tested while they're still healthy,

건강할 때 정기적으로 검사를 받을 수 있게 되어

catching cancer when it first emerges.

발생 초기에 암을 발견할 수 있을 것입니다.

It is my hope and dream

제 희망이자 꿈은

to help people around the world avoid the high costs --

세상 사람들이

오늘날 암환자들이 겪는 것처럼

physical, financial and emotional --

물리적, 금전적, 심리적으로 비싼 대가를 치르지 않도록 하는 것입니다.

faced by today's cancer patients,

hardships that I'm well acquainted with.

저는 그 어려움을 잘 알거든요.

I'm also happy to report that because we caught my wife's cancer early,

또한, 다행스러운 소식은 아내의 암을 일찍 발견했기에

her treatment was successful,

치료가 성공적이었고

and she is now, thankfully, cancer-free.

감사하게도 완치되었습니다.

(Applause)

(박수)

It is an outcome that I would like to see for everyone with a cancer diagnosis.

모든 사람이 이런 결과를 얻게 되는 되기를 기대합니다.

With the work that my team has already done

저와 저희 연구진이 개발한

on separation of nanoscale biomarkers

초기 암을 빨리 진단할 수 있는 나노 단위 생체지표 분리 기술로

for rapid, early-stage cancer diagnostics,

I am optimistic that within the next decade,

저는 향후 10년 이내에

this type of technology will be available,

이러한 기술이 가능해져서

helping protect our friends, our family and future generations.

우리의 친구와 가족, 미래 세대를 도울 수 있을 거라 낙관합니다.

Even if we are so unlucky as to be diagnosed with cancer,

우리가 암에 걸릴 정도로 불행하더라도

that early-stage alarm will provide a strong beacon of hope.

이런 조기 경보가 강력한 희망의 등불이 될 것입니다

Thank you.

감사합니다.

(Applause)

(박수)