Nina Tandon: Could tissue engineering mean personalized medicine?

Translator: Joseph Geni Reviewer: Morton Bast

번역: K Bang 검토: 희상 강

I'd like to show you a video of some of the models

여러분들께 제가 연구하고 있는 몇몇 모델에 대한 비디오를

I work with.

보여드리죠.

They're all the perfect size, and they don't have an ounce of fat.

그 모델들은 모두 크기도 완벽하고, 단 1 온스(약 30그램)의 지방도 갖고 있지 않죠.

Did I mention they're gorgeous?

그 모델들이 아주 멋지다고 제가 이야기를 했던가요?

And they're scientific models? (Laughs)

그것들은 과학적인 모델들이에요. (웃음)

As you might have guessed, I'm a tissue engineer,

다들 짐작하신대로, 저는 조직 공학자입니다.

and this is a video of some of the beating heart

그리고 보시는 것은 제가 실험실에서 만든 심장이

that I've engineered in the lab.

뛰고 있는 모습입니다.

And one day we hope that these tissues

저는 언젠가는 이런 조직이 인체 기관의 일부를

can serve as replacement parts for the human body.

대체하는 날이 오기를 바라고 있습니다.

But what I'm going to tell you about today

오늘 제가 말씀드리고자 하는 것은 이런 조직들이

is how these tissues make awesome models.

어떻게 이런 기막힌 모델을 만들어내는가에 대한 것입니다.

Well, let's think about the drug screening process for a moment.

음, 우선 잠시 신약 검사 과정을 생각해 볼까요.

You go from drug formulation, lab testing, animal testing,

먼저 신약이 만들어지면, 실험실 테스트와 동물 실험을 거칩니다.

and then clinical trials, which you might call human testing,

그리고, 시판하기 전에는 인간을 대상으로 하는

before the drugs get to market.

임상실험을 거치게 되죠.

It costs a lot of money, a lot of time,

이 과정에는 엄청나게 많은 시간과 돈이 듭니다.

and sometimes, even when a drug hits the market,

때로는, 신약이 시판된 이후에

it acts in an unpredictable way and actually hurts people.

예상하지 못한 부작용으로 사람에게 해를 끼치기도 하죠.

And the later it fails, the worse the consequences.

그런 문제가 나중에 나타날수록 그 결과는 더 해롭습니다.

It all boils down to two issues. One, humans are not rats,

이 모든 것은 두 가지 문제로 귀결되는데요. 하나는 사람과 실험용 쥐는 다르기 때문이고요.

and two, despite our incredible similarities to one another,

두번째는 세상에 믿을 수 없을 정도로 서로 비슷해 보이는 것도

actually those tiny differences between you and I

실제로 여러분과 저 사이의 아주 미세한 차이조차도

have huge impacts with how we metabolize drugs

약을 어떻게 소화하는지, 그리고 약이 어떻게 작용하는지에

and how those drugs affect us.

따라 엄청난 차이를 초래합니다.

So what if we had better models in the lab

그렇다면 실험용 쥐보다 훨씬 인간에 가깝고

that could not only mimic us better than rats

인간이 가진 다양성까지 반영하는 모델을

but also reflect our diversity?

실험실에서 만들 수 있다면 어떨까요?

Let's see how we can do it with tissue engineering.

조직 공학을 통해서 어떻게 그런 것들이 가능한지 보여드리죠.

One of the key technologies that's really important

정말 중요한 핵심 기술 중의 하나는

is what's called induced pluripotent stem cells.

유도 만능 줄기세포라 불리는 것이에요.

They were developed in Japan pretty recently.

이건 아주 최근에 일본에서 개발되었습니다.

Okay, induced pluripotent stem cells.

좋아요. 유도 만능 줄기세포는 말이죠.

They're a lot like embryonic stem cells

이 세포들은 배아 줄기 세포와 매우 흡사합니다.

except without the controversy.

윤리적 논란이 없다는 것만 제외하고요.

We induce cells, okay, say, skin cells,

우리는 세포를 발아시킵니다. 좋아요. 피부 세포를 예로 들죠.

by adding a few genes to them, culturing them,

피부 세포에 몇 가지 유전자를 주입하여 배양한 후,

and then harvesting them.

이걸 채취합니다.

So they're skin cells that can be tricked,

그러니까 이것은 가공된 피부 세포죠,

kind of like cellular amnesia, into an embryonic state.

말하자면 일종의 기억을 잃은 세포인데, 배아의 상태로 돌아가 있는 것이죠.

So without the controversy, that's cool thing number one.

따라서 윤리적 논란이 없다는 것이 첫 번째 장점입니다.

Cool thing number two, you can grow any type of tissue

두 번째 장점은 이 세포들로 어떤 신체 조직이라도 만들 수 있다는 겁니다.

out of them: brain, heart, liver, you get the picture,

뇌, 심장, 간, 아시겠죠.

but out of your cells.

이런 것들을 사람의 체세포로 만들 수 있습니다.

So we can make a model of your heart, your brain

그러니까 우리는 하나의 세포칩으로 심장이나 뇌의 모델을

on a chip.

만들 수 있습니다.

Generating tissues of predictable density and behavior

예측 가능한 밀도와 행동을 보이는 조직을 만들어 내는 것이

is the second piece, and will be really key towards

두번째 단계입니다. 그리고 이것은 신약을 개발하는데 필요한

getting these models to be adopted for drug discovery.

모델을 얻어내는데 매우 중요한 과정이죠.

And this is a schematic of a bioreactor we're developing in our lab

이것은 우리 연구실에서 개발한 생물반응기의 기본 설계도입니다.

to help engineer tissues in a more modular, scalable way.

조직을 조합하고 확장 가능하도록 만드는 데에 도움을 주기 위해 개발된 것이죠.

Going forward, imagine a massively parallel version of this

조금 더 나아가서, 이런 것을 대량으로 병렬 연결시킨 형태를 생각해 보세요.

with thousands of pieces of human tissue.

그 안에 사람의 조직이 수천 개나 들어있게 되는 겁니다.

It would be like having a clinical trial on a chip.

이건 마치 임상 실험이 하나의 세포칩 위에서 이루어지는 것과 마찬가지죠.

But another thing about these induced pluripotent stem cells

그런데 이 유도 만능 줄기세포들의 또 다른 측면은

is that if we take some skin cells, let's say,

우리가 피부 세포를 일부 채취해서, 말하자면,

from people with a genetic disease

유전적 질병을 가진 사람들에게서 세포를 채취해서

and we engineer tissues out of them,

그것으로 신체 조직을 만들어 내는 거죠.

we can actually use tissue-engineering techniques

사실 저희는 이런 조직 공학 기술을 이용해서

to generate models of those diseases in the lab.

실험실에서 그런 질병의 모델을 만들어 냅니다.

Here's an example from Kevin Eggan's lab at Harvard.

여기 이것은 하버드대학의 케빈 이건(Kevin Eggan)의 실험실에서 만들어 낸 사례입니다.

He generated neurons

그는 이 유도 만능 줄기세포에서

from these induced pluripotent stem cells

신경 세포를 만들어 냈는데요.

from patients who have Lou Gehrig's Disease,

루 게릭 병을 앓고 있는 환자의 유도 만능 줄기세포에서

and he differentiated them into neurons, and what's amazing

신경 세포를 분리해 냈습니다. 놀라운 것은

is that these neurons also show symptoms of the disease.

이 신경 세포들도 그 병의 증상을 가지고 있다는 겁니다.

So with disease models like these, we can fight back

이런 질병들의 모델로 우리는 병에 대해

faster than ever before and understand the disease better

예전보다 빠르게 대응할 수도 있고, 더 잘 이해해서

than ever before, and maybe discover drugs even faster.

어쩌면 더 일찍 치료약을 찾아낼 수 있을지도 모릅니다.

This is another example of patient-specific stem cells

이것은 환자 맞춤형 줄기세포의 또 다른 사례인데요,

that were engineered from someone with retinitis pigmentosa.

이 줄기세포들은 색소성 망막염을 가진 사람에게서 만들어 냈습니다.

This is a degeneration of the retina.

이것은 망막이 퇴화된 것입니다.

It's a disease that runs in my family, and we really hope

제게도 이 질병을 앓고 있는 가족이 있기 때문에

that cells like these will help us find a cure.

저희는 정말로 이런 것이 치료법을 찾는데 도움이 되길 바랍니다.

So some people think that these models sound well and good,

이런 모델이 안전하고 좋은 것이라고 생각하는 어떤 이들은

but ask, "Well, are these really as good as the rat?"

이렇게도 묻죠. "이런 것들이 정말 실험용 쥐만큼 좋은가요?"라고요.

The rat is an entire organism, after all,

쥐는 결국 전체가 하나의 생명체입니다.

with interacting networks of organs.

장기들이 서로 연관되어 상호작용을 하죠.

A drug for the heart can get metabolized in the liver,

심장병 약은 간에서 대사될 수도 있고

and some of the byproducts may be stored in the fat.

어떤 부산물들은 지방에 축적될 수도 있습니다.

Don't you miss all that with these tissue-engineered models?

이런 조직 공학적 모델에는 그런 게 없을까요?

Well, this is another trend in the field.

음, 이건 이 분야의 또 다른 추세입니다.

By combining tissue engineering techniques with microfluidics,

조직 공학 기술을 미세 유체 역학과 결합시켜

the field is actually evolving towards just that,

이 분야는 사실 그런 것을 향해 진화하고 있어요.

a model of the entire ecosystem of the body,

신체의 전체 생태시스템에 대한 모델을 만드는 것이 목표지요.

complete with multiple organ systems to be able to test

그래서 고혈압 때문에 복용한 약이 간에 어떤 영향을 주는지

how a drug you might take for your blood pressure

혹은 항우울증 치료제가 심장에 어떤 영향을 주는지 실험해 볼 수 있도록

might affect your liver or an antidepressant might affect your heart.

여러 장기 시스템을 가진 완벽한 모델 말이죠.

These systems are really hard to build, but we're just starting to be able to get there,

이런 시스템은 정말 만들기 어렵지만, 우리는 이제 막 그런 목표를 달성하려는

and so, watch out.

첫 발을 뗀 겁니다. 지켜봐 주세요.

But that's not even all of it, because once a drug is approved,

그런데 그게 전부가 아닙니다. 왜냐하면 일단 신약이 허가되면

tissue engineering techniques can actually help us develop more personalized treatments.

조직 공학적 기술이 실제로는 더욱 개인 맞춤화된 치료법을 개발할 수 있도록 해주기 때문입니다.

This is an example that you might care about someday,

이것은 언젠가 여러분들이 관심을 갖게 될 한 가지 예에요.

and I hope you never do,

여러분들이 그러지 않기를 바라지만,

because imagine if you ever get that call

여러분들이 암에 걸렸다든지 하는 좋지 않은 뉴스를

that gives you that bad news that you might have cancer.

듣게 되는 경우를 생각해 보세요.

Wouldn't you rather test to see if those cancer drugs

복용하게 될 암 치료약이 여러분들이 가진 암에

you're going to take are going to work on your cancer?

작동할지를 실험해보고 싶지 않겠어요?

This is an example from Karen Burg's lab, where they're

이것은 카렌 버그(Karen Burg)의 실험실에서 만들어 낸 예에요.

using inkjet technologies to print breast cancer cells

잉크젯 기술을 이용해서 유방암 세포를 프린트해서

and study its progressions and treatments.

진행 과정과 치료법을 연구한 겁니다.

And some of our colleagues at Tufts are mixing models

터프츠(Tufts)대학의 제 동료들은 이런 조직 공학적 뼈를 가지고

like these with tissue-engineered bone to see how cancer

모델을 융합하여 암이 신체의 한 부분에서

might spread from one part of the body to the next,

다른 곳으로 어떻게 퍼져나가는지 볼 수 있게 했습니다.

and you can imagine those kinds of multi-tissue chips

이런 다중 조직 칩이 이런 류의 연구를 하는데

to be the next generation of these kinds of studies.

차세대 주자가 될 것 입니다.

And so thinking about the models that we've just discussed,

우리가 지금 논의했던 모델을 생각해보면

you can see, going forward, that tissue engineering

계속 나아가, 조직 공학이 사실

is actually poised to help revolutionize drug screening

모든 치료 과정에서 신약을 테스트하는 방법을

at every single step of the path:

혁신적으로 바꾸어 나가려는 참입니다:

disease models making for better drug formulations,

질병 모델이 더 나은 신약 구조를 만들어 내고,

massively parallel human tissue models helping to revolutionize lab testing,

엄청난 양의 복제 인간 조직 모델들은 실험실에서

reduce animal testing and human testing in clinical trials,

동물 테스트와 사람을 대상으로 하는 임상 테스트를 줄이는데 도움을 주고 있습니다.

and individualized therapies that disrupt

그리고 사람들이 시장화 하는데 문제가 있다고 생각했던

what we even consider to be a market at all.

개인 맞춤화된 처방에도 도움이 되고 있어요.

Essentially, we're dramatically speeding up that feedback

근본적으로 우리는 분자를 개발하는 것과 그것이 인간의 몸 안에서

between developing a molecule and learning about

어떻게 작용하는지 알아내려는 것 사이의 반복 과정의

how it acts in the human body.

속도가 엄청나게 빨라지고 있어요.

Our process for doing this is essentially transforming

이런걸하는 과정은 근본적으로 생명 공학과

biotechnology and pharmacology into an information technology,

약리학을 정보 기술로 바꾸는 것이죠.

helping us discover and evaluate drugs faster,

그렇게 해서 우리가 신약을 발견하고, 더 빠르게 평가하고,

more cheaply and more effectively.

더 값싸고, 더 효과적인 약을 만들게 도와줍니다.

It gives new meaning to models against animal testing, doesn't it?

이것은 동물 실험에 맞서는 모델이라는, 새로운 뜻을 가집니다. 그렇죠?

Thank you. (Applause)

감사합니다. (박수)