To detect diseases earlier, let's speak bacteria's secret language | Fatima AlZahra'a Alatraktchi

Translator: Leslie Gauthier Reviewer: Camille Martínez

번역: Christina Hang A Kim 검토: Young You

You don't know them.

그들의 정체를 알지 못합니다.

You don't see them.

보이지도 않습니다.

But they're always around,

항상 주변에서

whispering,

속삭이며

making secret plans,

음모를 꾸미고

building armies with millions of soldiers.

수백만의 군대를 조직합니다.

And when they decide to attack,

그리고 공격 명령이 떨어지면

they all attack at the same time.

모두 동시에 달려듭니다.

I'm talking about bacteria.

바로 박테리아에 대한 얘기죠.

(Laughter)

(웃음)

Who did you think I was talking about?

제가 누구에 대해 말하고 있는 줄 아셨어요?

Bacteria live in communities just like humans.

박테리아는 인간처럼 커뮤니티 속에서 살아갑니다.

They have families,

그들은 가족이 있고

they talk,

그들은 말하고

자신들의 활동을 계획하죠.

and they plan their activities.

And just like humans, they trick, deceive,

마치 사람처럼 속이고 숨기며

and some might even cheat on each other.

몇몇은 아마도 서로 바람을 피울 겁니다.

What if I tell you that we can listen to bacterial conversations

만약 우리가 박테리아의 대화를 들을 수 있고

and translate their confidential information into human language?

그들의 비밀 정보를 인간의 언어로 번역이 가능하다면 어떨까요?

And what if I tell you that translating bacterial conversations can save lives?

만약 여러분이 박테리아 대화를 번역해서 살아남을 수 있다면요?

I hold a PhD in nanophysics,

전 나노 물리학 박사이며

and I've used nanotechnology to develop a real-time translation tool

나노 물리학을 통해 실시간 번역 기술을 개발해왔습니다.

that can spy on bacterial communities

이 기술은 박테리아 커뮤니티를 관찰하여

and give us recordings of what bacteria are up to.

박테리아 사이에서 일어난 일들을 저장하고 제공할 수 있습니다.

Bacteria live everywhere.

박테리아는 어디에나 살고 있습니다.

They're in the soil, on our furniture

그들은 흙 속과 가구 속에 살고

우리 몸 속에도 살고 있죠.

and inside our bodies.

In fact, 90 percent of all the live cells in this theater are bacterial.

사실, 이 극장에 살아있는 세포들의 90%가 박테리아입니다.

Some bacteria are good for us;

어떤 박테리아는 이득을 주죠.

they help us digest food or produce antibiotics.

인간의 소화를 돕거나 항생물질을 생산합니다.

And some bacteria are bad for us;

그리고 어떤 박테리아는 인간에게 유해합니다.

they cause diseases and death.

그들은 질병과 죽음을 유발하죠.

To coordinate all the functions bacteria have,

박테리아가 자신들이 가진 모든 기능을 사용하기 위해서는

they have to be able to organize,

상호간의 조직을 만들어야 합니다.

and they do that just like us humans --

그리고는 마치 인간들처럼 행동합니다.

by communicating.

대화를 통해서 말이죠.

But instead of using words,

단어를 이용하는 대신

they use signaling molecules to communicate with each other.

서로 대화하기 위해 분자를 이용해 신호를 보냅니다.

When bacteria are few,

박테리아가 소수일 땐

the signaling molecules just flow away,

분자 신호는 그저 날아가 버립니다.

like the screams of a man alone in the desert.

마치 사막에서 홀로 한 남자가 소리 지르듯이 말이에요.

But when there are many bacteria, the signaling molecules accumulate,

하지만 박테리아가 많을 때는 분자 신호가 쌓이고

and the bacteria start sensing that they're not alone.

박테리아는 그들이 혼자가 아님을 감지하기 시작합니다.

They listen to each other.

서로를 듣게 되는거죠.

In this way, they keep track of how many they are

이런 식으로 그들은 얼마나 많은 박테리아가 있는지

and when they're many enough to initiate a new action.

새로운 액션을 취하기 충분한지 확인을 하게 됩니다.

And when the signaling molecules have reached a certain threshold,

분자 신호가 특정 한계점에 다다르면

all the bacteria sense at once that they need to act

모든 박테리아는 동시에 동일한 액션을 취해야 한다는

with the same action.

필요성을 인지합니다.

So bacterial conversation consists of an initiative and a reaction,

따라서 박테리아 대화의 구성은

계획 및 반응 과정과

a production of a molecule and the response to it.

분자 생성를 생성하고 응답하는 과정으로 이루어집니다.

In my research, I focused on spying on bacterial communities

저는 연구를 하는 동안 인간 체내의 박테리아 커뮤니티를

inside the human body.

관찰하는데 초점을 두었습니다.

How does it work?

어떻게 이뤄지냐고요?

We have a sample from a patient.

환자로부터 샘플을 얻고요.

It could be a blood or spit sample.

샘플로 혈액이나 침을 사용합니다.

We shoot electrons into the sample,

샘플에 전자들을 쏘면

the electrons will interact with any communication molecules present,

이 전자들은 현존하는 대화 분자와 상호작용을 하게 되고

and this interaction will give us information

이 상호작용은 저희들에게 정보를 주죠.

on the identity of the bacteria,

어떤 종류의 박테리아인지

the type of communication

대화의 종류는 무엇인지

and how much the bacteria are talking.

얼마나 많은 대화를 나누었는지 말입니다.

But what is it like when bacteria communicate?

그러면 대체 박테리아가 대화를 나눈다는 게 어떤 것일까요?

Before I developed the translation tool,

제가 이 번역 기술을 개발하기 전

my first assumption was that bacteria would have a primitive language,

제 첫 번째 추측은 박테리아가 원시적인 언어를 가질 거란 거였죠.

like infants that haven't developed words and sentences yet.

마치 아이들이 아직 단어와 문장을 만들어 내지 못하는 것처럼 말이죠.

When they laugh, they're happy; when they cry, they're sad.

행복하면 웃고 슬프면 우는

그런 간단한 언어 말입니다.

Simple as that.

But bacteria turned out to be nowhere as primitive as I thought they would be.

하지만 박테리아는 제가 추측한 만큼 원시적이지 않았습니다.

A molecule is not just a molecule.

분자는 단순히 하나의 분자가 아니라

It can mean different things depending on the context,

상황에 따라 여러 의미를 나타냈습니다.

just like the crying of babies can mean different things:

마치 아기의 울음이 각기 다른 의미를 가진 것처럼요.

sometimes the baby is hungry,

아기는 배고프거나

sometimes it's wet,

혹은 땀이 난다거나

sometimes it's hurt or afraid.

혹은 아프거나 두려워서 울죠.

Parents know how to decode those cries.

부모는 아기의 각기 다른 울음을 해석할 줄 압니다.

And to be a real translation tool,

따라서 진정한 번역이 되려면

it had to be able to decode the signaling molecules

분자 신호의 해독이 가능하면서

and translate them depending on the context.

상황에 맞게 그것들을 표현할 수 있어야 있어야 하죠.

And who knows?

그걸 누가 아냐고요?

Maybe Google Translate will adopt this soon.

아마 구글 번역기가 조만간 해내지 않을까 싶습니다.

(Laughter)

(웃음)

Let me give you an example.

예를 들어보죠.

I've brought some bacterial data that can be a bit tricky to understand

여기 한 박테리아 정보를 가져왔습니다.

사전 훈련이 안되어 있으면 약간 이해하기 까다롭지만

if you're not trained,

but try to take a look.

일단 한 번 살펴보도록 하죠.

(Laughter)

(웃음)

Here's a happy bacterial family that has infected a patient.

여기 한 감염 환자의 행복한 박테리아 가족이 있습니다.

Let's call them the Montague family.

이들을 몬테규 가족으로 불러 보죠.

They share resources, they reproduce, and they grow.

그들은 자원을 나누고 재생산하며 성장합니다.

One day, they get a new neighbor,

어느 날, 이들에게 새로운 이웃이 생겼습니다.

bacterial family Capulet.

박테리아 캐퓰릿 가족이었죠.

(Laughter)

(웃음)

Everything is fine, as long as they're working together.

모두 함께 일할 때는 아무런 문제가 없었습니다.

But then something unplanned happens.

그러던 중, 뭔가 예상치 못했던 일이 일어났죠.

Romeo from Montague has a relationship with Juliet from Capulet.

몬테규 가족의 로미오와 캐퓰릿 가족의 줄리엣이 서로 사랑하게 되었습니다.

(Laughter)

(웃음)

And yes, they share genetic material.

그리고, 네, 그들은 유전물질을 나누었죠.

(Laughter)

(웃음)

Now, this gene transfer can be dangerous to the Montagues

이제 이 유전자의 이동은 몬테규 가족에게 위협이 됩니다.

that have the ambition to be the only family in the patient they have infected,

그들은 감염 환자의 체내에서 유일한 가족이고픈 야망이 있었지만

and sharing genes contributes

이렇게 공유된 유전자 정보는

to the Capulets developing resistance to antibiotics.

캐퓰릿 가족이 항체를 개발하는데 도움이 됩니다.

So the Montagues start talking internally to get rid of this other family

그래서 몬테규 가족은 다른 가족들을 제거하기 위해

by releasing this molecule.

분자들을 분출하며 자기들끼리 대화하기 시작했죠.

(Laughter)

(웃음)

And with subtitles:

이러한 자막들과 함께요.

[Let us coordinate an attack.]

[우리가 공격하게 도와줘.]

(Laughter)

(웃음)

Let's coordinate an attack.

공격을 공모해보자.

And then everybody at once responds

그리고는 모두들 갑자기

by releasing a poison that will kill the other family.

캐퓰릿 가족을 제거할 독을 방출하게 되죠.

[Eliminate!]

[제거하라!]

(Laughter)

(웃음)

The Capulets respond by calling for a counterattack.

캐퓰릿 가족은 반격합니다.

[Counterattack!]

[반격!]

And they have a battle.

그리고 그들은 전쟁을 하죠.

This is a video of real bacteria dueling with swordlike organelles,

박테리아가 칼 같은 세포기관으로 서로 싸우고 있는 실제 영상입니다.

where they try to kill each other

상대를 제거하기 위해

by literally stabbing and rupturing each other.

그야말로 서로를 찌르고 터트리려 노력하고 있습니다.

Whoever's family wins this battle becomes the dominant bacteria.

이 전쟁에서 승리한 가문은 우세한 박테리아가 됩니다.

So what I can do is to detect bacterial conversations

여기서 제가 할 수 있는 건 박테리아 대화를 감지하는 거죠.

that lead to different collective behaviors

지금 보셨던 싸움 같은 단체 행동을

like the fight you just saw.

불러 일으키는 대화 말입니다.

And what I did was to spy on bacterial communities

이를 위해 병원에 있는 환자들의 신체 내부의

inside the human body

박테리아 커뮤니티를 관찰하였습니다.

in patients at a hospital.

I followed 62 patients in an experiment,

저는 62명의 환자들을 대상으로

where I tested the patient samples for one particular infection,

전통적인 방법으로 진단된 기존 결과를 알지 못한 채

without knowing the results of the traditional diagnostic test.

특정 감염에 대한 환자 샘플을 검사했습니다.

Now, in bacterial diagnostics,

오늘날 박테리아 진단학에서는

a sample is smeared out on a plate,

하나의 샘플을 접시에 문지르고

and if the bacteria grow within five days,

이 박테리아가 5일 이내에 자라면

the patient is diagnosed as infected.

그 환자는 감염 반응 양성으로 진단을 받습니다.

When I finished the study and I compared the tool results

이 연구를 끝내고 기존 진단 결과와

to the traditional diagnostic test and the validation test,

저희 기술이 진단한 결과를 비교했을 때

I was shocked.

전 충격을 받았습니다.

It was far more astonishing than I had ever anticipated.

제 예상치보다 훨씬 훌륭했습니다.

But before I tell you what the tool revealed,

저희가 밝혀낸 사실을 말하기 전

먼저 한 특별한 환자에 대해서 언급하고 싶습니다.

I would like to tell you about a specific patient I followed,

a young girl.

한 어린 소녀죠.

She had cystic fibrosis,

소녀는 낭포성 섬유증을 앓고 있었습니다.

a genetic disease that made her lungs susceptible to bacterial infections.

이 유전 질환은 소녀의 폐가 박테리아에 쉽게 감염되도록 만듭니다.

This girl wasn't a part of the clinical trial.

이 소녀는 본래 임상시험 참가자는 아니었습니다.

I followed her because I knew from her medical record

다만 이 소녀를 관찰했던 이유는 유전 질환을 앓고 있음에도

that she had never had an infection before.

그녀의 의료 기록에 아직까지 감염 병력이 없었기 때문입니다.

Once a month, this girl went to the hospital

한 달에 한 번, 이 소녀는 병원에 가서

to cough up a sputum sample that she spit in a cup.

타액 샘플을 컵에 제공했습니다.

This sample was transferred for bacterial analysis

이 샘플은 박테리아 분석을 위해

at the central laboratory

중앙 연구실에 보내졌습니다.

so the doctors could act quickly if they discovered an infection.

의료진이 신속히 감염 여부를 알아낼 수 있게 말이죠.

And it allowed me to test my device on her samples as well.

또한 저희 기술로도 소녀의 샘플을 테스트할 수 있게 되죠.

The first two months I measured on her samples, there was nothing.

소녀의 샘플을 측정한 첫 두 달간은 아무것도 발견되지 않았습니다.

But the third month,

하지만 세 번째 달에

I discovered some bacterial chatter in her sample.

그녀의 샘플의 몇몇 박테리아가 대화를 나눈 걸 발견했죠.

The bacteria were coordinating to damage her lung tissue.

박테리아는 그녀의 폐세포를 손상시키려 공모하고 있었습니다.

But the traditional diagnostics showed no bacteria at all.

하지만 전통적인 기존 진단으로는 박테리아가 전혀 보이지 않았습니다.

I measured again the next month,

다시 다음 달에 측정을 했고

and I could see that the bacterial conversations became even more aggressive.

전 박테리아의 대화가 심지어 더 공격적으로 변한 것을 보게 되었습니다.

Still, the traditional diagnostics showed nothing.

여전히 기존 진단 기술은 아무 것도 밝혀내지 못했죠.

My study ended, but a half a year later, I followed up on her status

제 연구는 끝났었지만

6개월 후에 다시 그녀의 상태를 관찰하며

to see if the bacteria only I knew about had disappeared

저희만 알고 있었던 그 박테리아의 존재가

다른 의료 개입 없이 사라졌는지 확인했습니다.

without medical intervention.

They hadn't.

그들은 사라지지 않았죠.

But the girl was now diagnosed with a severe infection

그 소녀는 지금 치명적인 박테리아로

of deadly bacteria.

심각한 감염 진단을 받았습니다.

It was the very same bacteria my tool discovered earlier.

제가 먼저 발견했던 박테리아와 매우 흡사한 것이었죠.

And despite aggressive antibiotic treatment,

적극적인 항생 치료에도 불구하고

it was impossible to eradicate the infection.

감염을 뿌리 뽑기란 불가능했습니다.

Doctors deemed that she would not survive her 20s.

의료진은 그녀가 20대까지 생존하기 어려울 거라 판단했습니다.

When I measured on this girl's samples,

제가 그 소녀의 샘플을 측정했을 당시

my tool was still in the initial stage.

저희 기술은 아직 시작 단계였습니다.

I didn't even know if my method worked at all,

심지어 이 방법이 효과가 있을지조차 확신하지 못했습니다.

therefore I had an agreement with the doctors

따라서 의료진은 임상시험의 결과를

not to tell them what my tool revealed

환자들에게 밝히지 않도록 요구했습니다.

in order not to compromise their treatment.

그들의 치료 과정에 영향을 주고 싶지 않았기 때문이죠.

So when I saw these results that weren't even validated,

그래서 이러한 미입증된 결과를

그들에게 위험을 무릅쓰고 말을 해줄 수가 없었습니다.

I didn't dare to tell

because treating a patient without an actual infection

왜냐하면 감염되지 않은 환자를 치료하는 것 또한

also has negative consequences for the patient.

환자들에게 부정적인 결과를 가져오기 때문입니다.

But now we know better,

하지만 이제 우리는 더 좋은 방법을 알았고

and there are many young boys and girls that still can be saved

아직 수많은 어린 소년 소녀들을 구할 기회가 남아 있습니다.

because, unfortunately, this scenario happens very often.

불행하게도 이러한 일은 매우 흔하게 일어납니다.

Patients get infected,

환자들은 감염되고

the bacteria somehow don't show on the traditional diagnostic test,

박테리아는 기존의 전통적인 진단에서 모습을 드러내지 않다가

and suddenly, the infection breaks out in the patient with severe symptoms.

갑자기 심각한 증세와 함께 그 모습을 나타냅니다.

And at that point, it's already too late.

그리고 그때는 이미 너무 늦은 거죠.

The surprising result of the 62 patients I followed

정말 놀라운 결과로 저희가 관찰했던 62명의 환자 중

was that my device caught bacterial conversations

기존의 진단 방식으로는 음성 반응을 나타냈던

in more than half of the patient samples

절반 이상의 환자 샘플에서

that were diagnosed as negative by traditional methods.

저희의 기술은 박테리아 대화를 발견해 냈습니다.

In other words, more than half of these patients went home thinking

달리 말해, 집에 돌아가서 자신이 감염되지 않았다고 믿었던 환자가

they were free from infection,

절반 이상이었다는 거죠.

although they actually carried dangerous bacteria.

비록 사실 그들이 위험한 박테리아를 지니고 있었음에도 불구하고요.

Inside these wrongly diagnosed patients,

오진을 받은 환자들의 신체 내부에서는

bacteria were coordinating a synchronized attack.

박테리아가 동시 통합적으로 공격을 공모하고 있었습니다.

They were whispering to each other.

그들은 서로 속삭이고 있었죠.

What I call "whispering bacteria"

"속삭이는 박테리아"라 불리는 것은

are bacteria that traditional methods cannot diagnose.

기존 방식으로는 진단할 수 없는 박테리아입니다.

So far, it's only the translation tool that can catch those whispers.

아직까지는 이러한 번역 기술만이 이런 속삭임을 알아낼 수 있습니다.

I believe that the time frame in which bacteria are still whispering

저는 박테리아들이 아직 속삭이고 있는 시점이

is a window of opportunity for targeted treatment.

표적 치료가 가능한 절호의 기회라고 믿습니다.

If the girl had been treated during this window of opportunity,

만약 그 소녀가 이 소중한 기회동안 적절한 치료를 받았더라면

it might have been possible to kill the bacteria

박테리아를 초기 시점에서 제거할 수 있었을지도 모릅니다.

in their initial stage,

before the infection got out of hand.

감염에 더 이상 손을 쓸 수 없기 전에 말이죠.

What I experienced with this young girl made me decide to do everything I can

이 어린 소녀와 겪었던 경험은

저로 하여금 병원에 이 기술을 밀어부치도록

to push this technology into the hospital.

모든 것을 하도록 만들었습니다.

Together with doctors,

저는 이미 의료진과 함께

I'm already working on implementing this tool in clinics

진료실에서 이 기술을 사용하고 있습니다.

to diagnose early infections.

감염의 조기 진단을 위해서죠.

Although it's still not known how doctors should treat patients

비록 박테리아의 속삭임 기간동안 의료진이 어떻게 치료해야할 지

during the whispering phase,

아직은 알려지지 않았지만

this tool can help doctors keep a closer eye on patients in risk.

이 기술은 의료진이 환자들의 위험을 보다 가까이 볼 수 있도록 돕습니다.

It could help them confirm if a treatment had worked or not,

치료 과정의 효과 여부를 확인하도록 도와주고

and it could help answer simple questions:

다음과 같은 간단한 질문에도 답을 할 수 있을 것입니다.

Is the patient infected?

환자가 감염이 되었는가?

And what are the bacteria up to?

그렇다면 어떠한 박테리아가 있는가?

Bacteria talk,

박테리아는 대화하며

they make secret plans,

비밀 계획을 세우고

and they send confidential information to each other.

서로 간에 기밀 정보를 보냅니다.

But not only can we catch them whispering,

이제 그들의 속삭임을 듣는 것을 넘어

we can all learn their secret language

그들의 비밀 언어를 배우고

and become ourselves bacterial whisperers.

우리 스스로가 박테리아에게 속삭이게 될 것입니다.

And, as bacteria would say,

박테리아가 말하듯이 말이죠.

"3-oxo-C12-aniline."

"3-oxo-C12-aniline."

[박테리아어: 끝]

(Laughter)

(웃음)

(Applause)

(박수)

Thank you.

감사합니다.