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번역: Sieun Lee 검토: Jeong-Lan Kinser
오늘 여기서
여러분에게 강연할 수 있는것을 매우 기쁘게 생각합니다,
손상된 뇌를 치료할 수 있는 방법에 관해서요.
제가 특히 이 분야에 열정을 갖는데
왜냐면, 신경학자로서,
저는 이 분야가,
즉, 파괴적임에도 불구하고 치료 불가능한,
뇌 질환을 가지고 살아가는 환자들에게,
희망을 줄 수 있는 굉장한 방법을 제공하리라고 믿기 때문이죠.
자, 여기 문제가 있어요.
여기서 보시는 것은
알츠하이머병 환자의 뇌입니다.
옆의 건강한 뇌와 비교해 보세요.
알츠하이머병에 걸린 뇌에는 분명한 손상이 보입니다.
빨간 동그라미가 쳐진 부분이요. 뇌세포의 위축과 상처가 보이시죠.
이와 비슷한 사진들을
다른 질병에서도 볼 수 있습니다. 다발성 경화증,
운동뉴론질환, 파킨슨병,
헌팅톤병 까지요.
이 질병들은 모두 비슷한 모습으로 나타납니다.
이 뇌 장애들은 총괄적으로
우리 시대 공중 보건의 위협 중 하나를 재현합니다.
수치를 보면 충격적입니다.
오늘날 3천 5백만명의 사람들이
이 질병 중 하나를 가지고 살고 있고,
연간 비용은 세계적으로 매년
7천억 달러에 이릅니다.
생각해보세요.
전세계 GDP의 1프로를
웃도는 수치입니다.
그건 더 악화되고 있어요,
왜냐면 이 모든 수치는 지금도 계속해서 증가하고 있고
왜냐면 이 질병들은 대부분
노화와 관련 되었는데 우리의 수명은 더 늘어났기 때문이죠.
그래서 우리가 정말로 자문해야 하는 것은
왜, 이 질병들이
개인에게 주는 파괴적인 영향을 끼치는데,
사회적 문제의 규모를 제쳐둔다하더라도,
왜 효과적인 치료 방법이 없는가? 라는 것이죠.
자, 이 점을 고려해 보기 위해,
여러분께 뇌의 작동 원리에 대한
속성 강좌를 드리겠습니다.
다시 말하자면, 제가 의대를 다니는 동안
배운 내용 모두를 가르쳐 드리겠습니다.
(웃음)
하지만 믿어주세요, 별로 오래 걸리지 않을겁니다.
아시겠죠? (웃음)
뇌는 정말로 단순합니다.
그건 네가지 세포로 이루어져 있고,
그 중 두가지가 여기 보입니다.
신경 세포가 있고
수초 세포,
절연 세포가 있습니다.
그건 희 돌기 교세포가 있습니다.
이 네가지 세포가 서로 협력하며
건강하게 조화를 이룰 때
놀라운 전류의 향연이 일어나고
바로 이 전기 활동이
우리의 사고 능력, 감정 능력을 가능케하며
기억하고, 배우고, 움직이고, 느낄 수 있는 기반을 이룹니다.
하지만 동등하게, 이 네가지의 세포는
혼자서든 함께든 이상 행동을 하거나 죽을 수 있고,
그런 게 생길 때, 뇌에 손상이 생깁니다.
배선이 훼손되고.
연결에 지장이 있게 되는 것이지요.
여기 전도의 속도가 느려지고 있다는 게 명백해요.
하지만, 궁극적으로, 이런 손상은
분명히 질병으로 발현하게 될 것입니다.
예를 들어, 죽기 시작한 신경 세포가
운동 신경 세포라면
이것은 운동 뉴론 질환으로 발현하게 됩니다.
그럼 여러분께 운동 뉴론 질환에
어떤게 생기는지 보여드리겠습니다.
제 환자인 존입니다.
존은 지난 주에 제 진료실에 찾아왔어요.
저는 존에게 어떤 문제를 근거로
운동 뉴론 질환이라는
초회 진단을 받았는지 물어보았습니다.
존: 저는 2011년 10월에 진단 받았는데,
제일 큰 문제는 호흡 곤란이었어요.
숨 쉬는 게 어려웠죠.
싯달탄 찬드란: 알아차리셨을지 모르겠지만
존의 말은 그의 호흡 곤란 증상이
운동 뉴론 질환이라는
진단의 이유가 되었다는 거죠.
그래서 존은 첫 진단후 18개월이 지나서,
현재 곤란상태는 어떤지
설명해 주기를 부탁했습니다.
존: 현재 제가 가진 어려움은 숨 쉬기가 더 힘들어졌다는 거죠.
손이랑 팔다리에 힘이 잘 안들어가요.
그래서 대부분의 시간을 휠체어에서 보냅니다.
SC: 존이 방금 우리에게
그가 대부분의 시간을 휠체어에서 보낸다고 말했죠.
이 두 영상이 시사하는 것은
이 질병의 파괴적인 영향력뿐만 아니라
충격적으로 빠른
진행 속도에 관한 것이죠,
왜냐하면 단 18개월만에,
한 건강한 성인 남성이
휠체어와 인공호흡기에 의존하게 되었습니다.
현실에 직면합시다. 존은 누군가의 아버지, 형제,
친구가 될 수 있습니다.
그게 운동 신경 세포가 죽을 때 생기는 일입니다.
그럼 수초 세포가 죽기 시작하면 어떤 일이 일어날까요?
다발성 경화증이 찾아옵니다.
왼쪽에 보시는 스캔영상이
다발성 경화증 뇌의 묘사이고,
그건 뇌 안의 연결의 약도와
세포 손상 위치들을
동시에 보여주고 있습니다.
우리가 탈수초 병변이라 부르는 현상입니다.
하지만 손상이 되면, 흰색으로 되죠.
여러분이 무슨 생각 중인지 알 것 같군요.
"세상에, 이 친구는 자기가
희망에 대해 이야기 할 거라고 하고는
지금까지 죄다 암울하고
우울한 얘기만 하네."
지금까지 저는 이 질병들이 끔찍하고,
파괴적이며, 환자 수가 증가하고 있고,
이로 인한 비용은 터무니없이 높은데, 가장 지독한 것은,
치료법도 없다고 말씀드렸습니다. 대체 희망이 어디있죠?
하지만 저는 희망이 있다고 생각해요.
다음 부분에서,
또 다른 다발성 경화증 환자의 뇌 단층 영상에 희망이 있어요,
왜냐하면 그것은, 놀랍게도,
뇌가 스스로 복구할 수 있는걸 묘사하기 때문입니다.
그건 단지 충분하게 잘 복구하지 않을 뿐이지만요.
다시, 보여 드릴것은 두가지입니다.
첫번째로, 다발성 경화증 환자의 손상된 뇌입니다.
다시 말하면, 흰색 덩어리들 중 하나죠.
하지만 중요한 점은, 빨간 동그라미가 쳐진 곳은
연한 파란색의 부분을 강조합니다.
하지만 이 연한 파란색 부분은 원래 흰색이었습니다.
즉, 그건 손상되었었는데, 복구되었다는 것입니다.
분명히 하면: 그건 의사들 때문이 아닙니다.
의사들 덕분이 아니라, 의사들을 무시하고 일어난 일이지요.
이것은 자발적인 복구입니다.
이 놀라운 현상의 원인은
바로 뇌에 존재하는 줄기 세포때문인데,
이 줄기 세포들이 새 수초 세포, 새 절연 세포가
손상된 세포를 덮는 것까지도 가능하게 합니다.
이 관찰이 중요한 이유는 두가지 입니다.
첫째는 우리가 의학 대학에서 배운 정설을
정면으로 반박하거나,
적어도 지난 세기에 의대를 다닌 저의 경우는 그렇습니다.
정설에 의하면 뇌는 뼈나 간과는 달리
스스로 치유하는 능력이 없습니다.
하지만 실제로는 뇌는 치유하는 능력이 있어요, 하지만, 그건 단지 충분할 정도로 잘 치유하지는 않죠.
두번째로 이 발견은
새로운 치료 방법의 아주 분명한 행로를 제시합니다.
여기서부터 무엇을 해야 하는지는
로켓 과학자가 아니더라도 알 수 있잖아요.
단순히, 어쨌든 발생하는 이 내생적인, 자발적인 세포 복구를
촉진시킬 방법들을 찾아야 하는 거죠.
그래서 질문은, 왜, 만일 우리가
우리가 알고 있었던 바와 같이, 뇌의 자연치료를 알게 된지 어느정도 되었다면,
왜 아직 그런 치료법은 없는 걸까요?
답의 일부는 신약 개발의
복잡함에 있습니다.
신약 개발이라는 것은
비싸고 위험한 도박이라고 여러분은 생각하실지도 모르겠고,
이 도박이 성공할 가능성은 대략:
10,000 대 1입니다,
왜냐하면 성공적인 약 성분을 찾기 위해
약 10,000 가지 성분을 실험해야 하기 때문입니다.
그리고 나서는 15년의 시간,
10만 달러 이상의 비용을 들여야하고,
그런 투자 후라 하더라도, 성공을 장담할 수 없습니다.
그래서 우리에게 주어진 문제는,
이런 게임의 법칙을 바꿀 수 있는가?
그 성공의 가능성을 높일 수 있는가? 라는 것입니다.
이를 위해서 생각할 점은,
신약 개발의 병목현상이 어디 있는가? 입니다.
병목현상 중 하나는 약품을 발견한 초기에 생깁니다.
신약 성분의 실험은 모두 동물 모델에서 이뤄집니다.
그러나 응당 인류가 연구해야 할 대상은 인간이라는 걸
알렉산더 포프를 인용해서 우리가 알 수있어요.
그래서 질문은, 이 질병들을 연구할 때
인간의 성분을 사용할 수 있을까요?
물론 전적으로 가능합니다.
줄기 세포를 사용하면 됩니다.
특히 인간 줄기 세포를요.
인간 줄기 세포는 아주 특별하지만
단순한 세포로 두 가지 기능이 있습니다:
자가 재생, 또는 자가 복제지만,
이 세포들은 또 더욱 특수화 되어서
뼈, 간, 또는 결정적으로, 신경 세포를 만들 수 있고,
심지어는 운동 신경 세포나
수초 세포까지도 만들 수 있습니다.
그 난제는 오래 된 것인데,
우리는 이런 줄기세포의 힘을,
줄기 세포의 힘이 의심의 여지 없이 보여주는
재생 신경학'을
그 전망을 현실화 하기위해 동력화 할 수 있는가? 하는 것이죠.
이제 그게 가능해 보입니다. 우리가 할 수 있는 그 이유는
지난 10년에서 20년 동안
몇개의 중대한 발견들이 나왔기 때문입니다.
그 중 하나는 이 곳, 에딘버러에서 일어났고,
그건 세계적으로 유명한 단 한마리의 양인, 돌리입니다.
돌리는 에딘버러에서 창조되었고,
성체 세포에서 복제된
포유류의
첫 예시가 되었습니다.
하지만 오늘 이 강연의 목적을 위한
심지어 더 큰 돌파구는
2006년 일본인 과학자인
야마나카가 이루었습니다.
야마나카가 한,
환상적인 과학적 요리에서,
그는 네가지 재료를,
단지 네가지 재료를 가지고
성체 세포인 어떤 세포든지
만능 줄기 세포로 바꿀 수 있다는 걸 보여주였죠.
이 연구가 중요성은 과장하기도 힘들어요,
왜냐하면 그 연구가 의미하는 것은, 이 실내의 누구에게서든,
특히 환자들에게서,
맞춤 정장을,
개인화된 조직 복구 세트를, 생성할 수 있다는 뜻입니다.
피부 세포 하나를 취해, 만능 세포로 만들고,
그리고 나서 그 환자의 질병 치료에
적절한 세포를 배양하는 것입니다.
병을 연구하기도 하고, 잠재적으로 치료할 수도 있는 두가지 전부죠.
자, 의학 대학에서의 아이디어는
전환되는 주제네요, 의학 학교와 저?, 그렇죠? --
는황당한 것이었지만,
오늘날 그것은 완전히 현실이죠.
저는 이것을 재생, 복구, 그리고
희망의 주춧돌로 봅니다.
우리가 희망이라는 주제에 있는동안,
학교에서 낙제한 사람들에게도
희망은 있습니다,
왜냐면 이것은 존 거든의 성적표니까요.
[ 과학자가 되고 싶어하한다고 믿습니다; 그가 현재 보이는 상태로선 상당히 황당한 것입니다 ]
당시에는 그를 대단치 않게 생각했죠.
하지만 여러분이 모를 사실은 바로 이 사람이 3개월 전
의학 부문 노벨상을 수상했습니다.
다시 본래의 문제로 돌아가서
이 줄기 세포의
혹은 이 와해성 혁신 기술이,
손상된 뇌를 복구할 수 있는 재생 신경학에는
어떤 기회들이 있을까요?
두가지 가능성을 생각해 볼 수 있습니다:
하나는 21 세기의 환상적인 신약 개발 도구로서,
또 하나는 치료법의 형태로서 입니다.
다음 몇 분간 이 두 가능성 모두에 대해
설명드리고 싶어요.
접시에서의 신약 개발은 사람들이 이것에 대해 얼마나 자주
이야기하는가 입니다.
아주 단순해요: 병을 가진 환자에게서 추출합니다.
운동 뉴런 질환 환자에서
피부 샘플을 추출한다고 합시다,
제가 이미 말씀드렸듯, 전능세포로
재프로그램 하면,
살아있는 운동 신경 세포를 배양할 수 있게 됩니다.
그건 직접적인 겁니다 왜냐면 그것은
전능세포가 할 수 있는 기능이니까요.
하지만 결정적으로, 그 다음에 그 세포의 작용을
다른 건강한 세포에,
이상적으로는 비교적 병에 영향받지 않은 세포와 비교할 수 있어요.
그러면, 개인의 유전 변이를 맞출 수 있으니까요.
이게 바로 저희가 한 실험입니다.
이 사람들이 협력한 공동 연구자들입니다.
런던의 크리스 쇼; 미국의 스티브 핑그바이너와 톰 마니아티스.
여러분들이 보시는 건, 이건 놀라운 겁니다,
살아있고, 자라고 있는 새로운 신경 세포들인데,
운동 뉴런 질환 환자의 세포로부터 발생시킨거죠.
그건 우연히 유전적인 형태였죠.
생각해보세요.
10년 전에는 상상조차 할 수 없는 일이었습니다.
우리는 이 세포들의 성장과 기능을 관찰하는 것을 제외하고도,
세포가 형광을 내도록 조작할 수도 있지만,
결정적으로, 우리는 각 세포의 건강상태를 추적할 수 있고,
,병에 걸린 운동 신경 세포와
건강한 세포를 비교할 수 있습니다.
이 모든 과정 후에 결과를 살펴보면
여기 그래프의 빨간 선이 나타내는
병에 걸린 세포는
건강한 세포에 비해 2.5 배 확률의 높은 사망률을
재현합니다.
이점에 대한 중요한 포인트는 우리가 다음 단계로
신약을 개발할 환상적인 실험체를 가지게 되었다는 것이죠,
왜냐면 신약 개발에 대한 필요가 생기면,
여러분은 고효율의 자동화된 검사 시스템으로
성공 시약을 가려낼 수 있어요,
약을 요구해야 한하면, 한가지만 주세요:
이 빨간선이 파란선에
가까워지는 약을 찾아주세요,
왜냐하면 그 약은 높은 가치의 후보 시약으로
바로 인체 실험을 할 수도 있을것이고,
강의 초반에 말씀드린, 신약 개발 과정에서
동물 모델 실험로 생기는
병목 현상을 거의 피할 수 있는 것이기 때문이죠.
이해가 가신다면, 정말 멋진 일입니다.
하지만, 관점을 다시 돌리죠,
어떻게 줄기 세포를
손상된 세포를 복구하기위해 이용하는지에 대해서요.
반복해서, 여기에도 이것에 관해 생각해 볼 두가지 방법이 있는데,
상호 배타적인 방법들은 아닙니다.
첫번째 방법은, 제 생각에
장기적으로 저희에게 배당률이 가장 높은 해결 방안이지만,
아직은 흔하게 생각되는 바는 아니지만,
뇌에 이미 존재하는, 제가 이미 설명드린,
줄기세포에 대해 생각하는 겁니다.
심지어 뇌 질환 환자를 포함한, 우리 모두는
뇌에 줄기 세포를 가지고 있고
확실히 진보할 똑똑한 방향은
뇌에 이미 존재하는 줄기세포들을
활성화하고 촉진시킬 방법을 찾는겁니다,
손상에 대해 적절하게 대처하고 반응해서
손상을 복구하기 위해서요.
그것이 바로 미래입니다.
이것을 가능하게 할 약이 개발될 것입니다.
또다른 방법은 세포를 효과적으로 투하하는 것입니다.
뇌안에서 조차도, 죽어가는, 혹은 이미 죽은 세포를,
대체할 세포를 뇌에 이식하는 겁니다.
그러면, 이제 한 실험,
우리가 한 임상 실험,
최근에 끝낸것에 대해,
UCL의 동료 연구자들, 특히 데이빗 밀러와
함께 진행한 연구에 대해 말씀드리겠습니다,
이 실험은 간단했습니다.
다발성 경화증 환자들을 대상으로
단순한 연구 질문을 제시했습니다.
골수에서 추출한 줄기 세포가
그들의 신경 세포를 보호할 수 있을까요?
그래서 저희는 골수를 채취해,
실험실에서 줄기 세포를 배양시킨 뒤
다시 혈관으로 주사했습니다.
저는 이걸 아주 쉽게 들리게 말하고 있지만,
5년간 수많은 사람들의 노력이 필요했습니다, 아셨죠?
그건 제게 흰 머리가 생기게 했고
온갖 문제들을 야기시켰습니다.
하지만 개념상으로는, 본래 간단한 실험입니다.
아무튼, 그렇게 저희는 줄기세포를 혈관에 투여했습니다.
그 뒤 실험이 성공적인지를 측정하기 위해
시신경을 결과측정으로
측정했습니다.
다발성 경화증에서 시신경은 유용한 측정 대상이죠,
왜냐면 안타깝게도 다발성 경화증 환자들은
시력 문제,
시력상실, 흐린 시력으로 고통받기 때문입니다.
그래서 저희는 데이빗 밀러의 팀과
스캔을 이용하여 시신경의 크기를,
세번--줄기 세포 투여 전, 투여 후 6개월,
그리고 12개월 후에 측정했습니다.-
그래서 여기 붉은 선이 천천히 내려가는 걸 볼 수 있죠.
그게 나타내는 것은 시신경이 줄어들고 있다는 것인데,
신경 세포가 죽어가기 때문에, 이치에 맞는 거죠.
그런다음 줄기 세포가 투여되었고
그 후 두번 더 시신경을 측정했습니다.
3개월 그리고 6개월 후에요.
그 결과 놀랍게도,
그 선이 올라갔습니다.
이것은 줄기 세포 투여가
신경 세포 보호적인 것이었음을 시사합니다.
개인적으로 저는 투여된 줄기세포들이
새로운 수초 세포나 신경 세포를 만들었다고는
생각하지 않습니다.
대신 이 외부에서 투입된 줄기세포들이
내재성 줄기세포들, 혹은 전구세포들을 촉진시켜
그들의 본분을 수행하게 했다고 생각합니다. "일어나, 새로운 수초세포를 생산해," 라고요.
그래서 이것이 개념의 증명입니다.
저는 그것에 대해 아주 흥분되어 있어요.
그럼 이제 강연을 마무리 지으며 처음의 주제로 돌아가겠어요,
재생과 희망이요.
저는 존에게
앞으로의 희망사항에 대해 물어보았습니다.
존: 저는 언젠가 미래에
여러분이 하고 있는
연구를 통해
치료 방법이 개발되어서
저같은 사람들도 평범한 삶을 살 수 있게 되기 바랍니다.
SC: 정말 볼륨있게 다가오는 말입니다.
강연을 마치며 첫번째로 존에게 감사하고 싶습니다.
그의 통찰과 이 동영상을 여러분 모두와
나눌 수 있도록 허락해 준 것에 대해서요.
존을 비롯한 여러 사람들처럼
저의 관점은, 미래에 대해 희망적이라는 겁니다.
여러분에게 설명드리고자 한 줄기 세포처럼
혁신적인 기술들이
매우 현실 가능한 희망을 줍니다.
손상된 뇌를 복구할 수 있게 되는
그 날은
생각보다 빠를거라고 생각합니다.
감사합니다.
(박수)