박테리아로 암을 발견하고 어쩌면 치료도 할 수 있습니다.

간암은 가장 발견하기 어려운 암 중 하나이지만, 합성생물학자인 탈 다니노에게는 색다른 아이디어가 있었다. 간암을 찾아내도록 "프로그래밍된" 생균제의 식용 박테리아를 만들 수 있다면? 그의 통찰이 우리가 막 박테리아에 대해 이해하기 시작한 것을 개척하고 있다: 정족수 감지나 임계 질량에 다다르면 함께 일으키는 것의 힘 등을 말이다. TED 펠로우인 다니노는 정족수 감지가 어떻게 이루어지는와 똑똑한 박테리아가 작용하는 것이 언젠가 암 치료를 어떻게 바꿀 수 있는지를 설명한다.

아마 모르고 계시겠지만,

우리 몸에는 온 우주의 별들보다
더 많은 박테리아가 살고 있습니다.

우리 몸 안에 있는 이 매혹적인,
박테리아로 이루어진 우주는

건강에 필수적인 부분 중 하나이고

인간의 기술은 아주 급진적으로 발전해서

현대에는 이런 박테리아를
컴퓨터처럼 프로그래밍 할 수 있습니다.

자, 지금 보시는 이 다이어그램은

무슨 스포츠 경기처럼 보이지만

사실은 제가 처음으로 개발한
박테리아 프로그램의 청사진입니다.

소프트웨어를 만드는 것처럼
DNA도 만들고 출력할 수 있습니다.

박테리아 안의 각기 다른
알고리즘과 프로그램으로 말이죠.

이 프로그램이 하는 일은 형광단백질을
리듬에 맞춘 방식으로 생성해서

작은 분자들을 만들어내는 겁니다.

작은 분자들은

박테리아가
상호작용하고 동조하게 해줍니다.

이 영상에서 보시는 것처럼요.

보고계신 확장 중인 박테리아 군집은

인간 모발의 넓이 정도입니다.

자, 여러분이 보지는 못하고 있지만
우리의 유전 프로그램이

이 박테리아들에게 각각 작은
분자를 생산하라고 지시하고

이 분자들은 수 천 개의 박테리아들
사이를 돌아다니면서

언제 작동하고 멈출지를 말해줍니다.

이 크기에서는 박테리아들이
동기화를 매우 잘 합니다.

하지만 이들을 동기화시켜주는 분자들은
아주 빨리 움직일 수 밖에 없기 때문에

더 큰 규모의 박테리아 군집에서는
이동하는 파동이 생기게 됩니다.

멀리 떨어져 있는
박테리아 사이를 오가는거죠.

여기 스크린을 오른쪽에서 왼쪽으로
가로지르는 파동이 보이시죠?

자, 우리의 유전 프로그램은
자연적인 현상에 의지하고 있습니다.

바로 쿼럼 센싱이라는 건데요,

박테리아의 밀도가 위험수준에 이르면

공통적이고 때로는 위험한 행동을
하게 된다는 뜻입니다.

이 영상에서 쿼럼 센싱이
일어나는 것을 보실 수 있습니다.

늘어난 박테리아 군집이
빛나기 시작합니다.

고도로 혹은 치명적으로
밀집도가 높아지고 나면 말이죠.

인간의 유전적 프로그램은

계속해서 이런 리드미컬한
형광단백질의 패턴을 만들어냅니다.

박테리아 군집이 빛을 내기 때문이죠.

특히 이 영상과 실험을
'초신성'이라고 부르는데요,

폭발하는 별처럼 보이기 때문입니다.

자, 이 아름다운 패턴들을
프로그래밍 하는 것 이외에도

저는 이 박테리아로 또 뭘 할 수 있을지
궁금했습니다.

그래서 어떻게 박테리아를 이용해
암같은 우리 몸 속의 질병을

발견하고 치료할 수 있을 지를
연구하기로 결심했습니다.

박테리아에 관한 놀라운
사실 중 하나는

종양 안에서 자연적으로
양산이 가능하다는 겁니다.

이것이 가능한 이유는 보통 종양이란

면역체계가 작용하지 않는
부분이기 때문입니다.

그래서 박테리아들은 이런 종양을 찾아서

번식해 나가기에 안전한
안식처로 활용합니다.

프로바이오틱 박테리아는
건강에 도움을 주는 안전한 박테리아인데

우리는 이를 활용하기 시작했고

쥐에게 구강으로 섭취하게 했을 때

간에 있는 종양 안에서
선별적으로 번식하는 것을 발견했습니다.

프로바이오틱의 존재를 부각시키고

따라서 종양의 존재도 부각시키게하는

가장 편리한 방법은 이런 박테리아들이

소변에서 감지할 수 있는 신호를

만들게 하는 것임을 깨달았습니다.

그래서 이 프로바이오틱을
특정하게 프로그래밍해서

소변의 색을 바꾸는 분자를 만들면

암의 존재를 감지할 수 있게 했습니다.

우리는 계속해서 이 기술이

정밀하고 선별적으로 간암을
발견할 수 있다는 것을 증명했습니다.

간암은 이 방법이 아니면
발견하기가 정말 어렵습니다.

자, 이 박테리아들이 특히 종양 안에
자리를 잡기 때문에

암을 감지하게만 프로그래밍하지 않고

치료도 가능하게 만들었습니다.

종양 내부에서 치료하는 분자를 생성해서

있던 종양을 줄어들게 만듭니다.

좀 전에 보셨던 영상에 나왔던

바로 쿼럼 센싱을 이용해서 말이죠.

마침내, 프로그래밍 된 프로바이오틱으로

암을 발견하고 치료하는,

심지어 다른 질병들도 치료하는
그런 미래를 상상해 보십시오.

박테리아를 프로그래밍한다는 것,

삶을 프로그래밍 할 수 있다는 것은

암 연구의 새로운 지평을 열어줬습니다.

그리고 이 가능성을 공유하기 위해서,
저는 예술가 비크 무니즈(Vik Muniz)와 함께

우주의 상징을 만들었습니다.

완전히 박테리아나
암 세포로 만들어진 우주죠.

결론적으로, 제가 기대하는 바는
이 미세한 우주의 아름다움과 목적이

미래 암 연구를 위한 새롭고 창의적인
접근법에 대한 영감을 주는 것입니다.

감사합니다.

(박수)