TED2015
Tal Danino: Programming bacteria to detect cancer (and maybe treat it)
탈 다니노: 박테리아로 암을 발견하고 어쩌면 치료도 할 수 있습니다.
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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.
Tal Danino - Synthetic biologist
Tal Danino explores the emerging frontier of combining biology and engineering (and art). He is a 2015 TED Fellow. Full bio
Tal Danino explores the emerging frontier of combining biology and engineering (and art). He is a 2015 TED Fellow. Full bio
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00:12
You may not realize this,
0
788
1745
아마 모르고 계시겠지만,
00:14
but there are more bacteria in your body
than stars in our entire galaxy.
than stars in our entire galaxy.
1
2533
4880
우리 몸에는 온 우주의 별들보다
더 많은 박테리아가 살고 있습니다.
더 많은 박테리아가 살고 있습니다.
00:20
This fascinating universe
of bacteria inside of us
of bacteria inside of us
2
8040
3127
우리 몸 안에 있는 이 매혹적인,
박테리아로 이루어진 우주는
박테리아로 이루어진 우주는
00:23
is an integral part of our health,
3
11167
2276
건강에 필수적인 부분 중 하나이고
00:25
and our technology is evolving so rapidly
4
13443
2089
인간의 기술은 아주 급진적으로 발전해서
00:27
that today we can program these bacteria
like we program computers.
like we program computers.
5
15532
4759
현대에는 이런 박테리아를
컴퓨터처럼 프로그래밍 할 수 있습니다.
컴퓨터처럼 프로그래밍 할 수 있습니다.
00:33
Now, the diagram that you see here,
6
21060
1879
자, 지금 보시는 이 다이어그램은
00:34
I know it looks like
some kind of sports play,
some kind of sports play,
7
22939
2531
무슨 스포츠 경기처럼 보이지만
00:37
but it is actually a blueprint of
the first bacterial program I developed.
the first bacterial program I developed.
8
25470
4156
사실은 제가 처음으로 개발한
박테리아 프로그램의 청사진입니다.
박테리아 프로그램의 청사진입니다.
00:41
And like writing software,
we can print and write DNA
we can print and write DNA
9
29626
3321
소프트웨어를 만드는 것처럼
DNA도 만들고 출력할 수 있습니다.
DNA도 만들고 출력할 수 있습니다.
00:44
into different algorithms
and programs inside of bacteria.
and programs inside of bacteria.
10
32947
3227
박테리아 안의 각기 다른
알고리즘과 프로그램으로 말이죠.
알고리즘과 프로그램으로 말이죠.
00:48
What this program does
is produces fluorescent proteins
is produces fluorescent proteins
11
36824
2695
이 프로그램이 하는 일은 형광단백질을
리듬에 맞춘 방식으로 생성해서
리듬에 맞춘 방식으로 생성해서
00:51
in a rhythmic fashion
12
39519
1438
작은 분자들을 만들어내는 겁니다.
00:52
and generates a small molecule
13
40957
1602
작은 분자들은
00:54
that allows bacteria
to communicate and synchronize,
to communicate and synchronize,
14
42559
2578
박테리아가
상호작용하고 동조하게 해줍니다.
상호작용하고 동조하게 해줍니다.
00:57
as you're seeing in this movie.
15
45137
1838
이 영상에서 보시는 것처럼요.
00:59
The growing colony of bacteria
that you see here
that you see here
16
47505
2280
보고계신 확장 중인 박테리아 군집은
01:01
is about the width of a human hair.
17
49785
1993
인간 모발의 넓이 정도입니다.
01:03
Now, what you can't see
is that our genetic program
is that our genetic program
18
51778
2507
자, 여러분이 보지는 못하고 있지만
우리의 유전 프로그램이
우리의 유전 프로그램이
01:06
instructs these bacteria
to each produce small molecules,
to each produce small molecules,
19
54285
3483
이 박테리아들에게 각각 작은
분자를 생산하라고 지시하고
분자를 생산하라고 지시하고
01:09
and these molecules travel between
the thousands of individual bacteria
the thousands of individual bacteria
20
57768
3413
이 분자들은 수 천 개의 박테리아들
사이를 돌아다니면서
사이를 돌아다니면서
01:13
telling them when to turn on and off.
21
61181
2716
언제 작동하고 멈출지를 말해줍니다.
01:15
And the bacteria synchronize
quite well at this scale,
quite well at this scale,
22
63897
3251
이 크기에서는 박테리아들이
동기화를 매우 잘 합니다.
동기화를 매우 잘 합니다.
01:19
but because the molecule that synchronizes
them together can only travel so fast,
them together can only travel so fast,
23
67148
3994
하지만 이들을 동기화시켜주는 분자들은
아주 빨리 움직일 수 밖에 없기 때문에
아주 빨리 움직일 수 밖에 없기 때문에
01:23
in larger colonies of bacteria,
this results in traveling waves
this results in traveling waves
24
71142
3576
더 큰 규모의 박테리아 군집에서는
이동하는 파동이 생기게 됩니다.
이동하는 파동이 생기게 됩니다.
01:26
between bacteria that are
far away from each other,
far away from each other,
25
74718
2902
멀리 떨어져 있는
박테리아 사이를 오가는거죠.
박테리아 사이를 오가는거죠.
01:29
and you can see these waves going
from right to left across the screen.
from right to left across the screen.
26
77620
3736
여기 스크린을 오른쪽에서 왼쪽으로
가로지르는 파동이 보이시죠?
가로지르는 파동이 보이시죠?
01:33
Now, our genetic program
relies on a natural phenomenon
relies on a natural phenomenon
27
81356
2788
자, 우리의 유전 프로그램은
자연적인 현상에 의지하고 있습니다.
자연적인 현상에 의지하고 있습니다.
01:36
called quorum sensing,
28
84144
1173
바로 쿼럼 센싱이라는 건데요,
01:37
in which bacteria trigger coordinated
and sometimes virulent behaviors
and sometimes virulent behaviors
29
85317
3332
박테리아의 밀도가 위험수준에 이르면
01:40
once they reach a critical density.
30
88649
2941
공통적이고 때로는 위험한 행동을
하게 된다는 뜻입니다.
하게 된다는 뜻입니다.
01:43
You can observe quorum sensing
in action in this movie,
in action in this movie,
31
91590
2655
이 영상에서 쿼럼 센싱이
일어나는 것을 보실 수 있습니다.
일어나는 것을 보실 수 있습니다.
01:46
where a growing colony of bacteria
only begins to glow
only begins to glow
32
94245
3642
늘어난 박테리아 군집이
빛나기 시작합니다.
빛나기 시작합니다.
01:49
once it reaches a high
or critical density.
or critical density.
33
97887
2371
고도로 혹은 치명적으로
밀집도가 높아지고 나면 말이죠.
밀집도가 높아지고 나면 말이죠.
01:52
Our genetic program
34
100258
1842
인간의 유전적 프로그램은
01:54
continues producing these
rhythmic patterns of fluorescent proteins
rhythmic patterns of fluorescent proteins
35
102100
3151
계속해서 이런 리드미컬한
형광단백질의 패턴을 만들어냅니다.
형광단백질의 패턴을 만들어냅니다.
01:57
as the colony grows outwards.
36
105251
2368
박테리아 군집이 빛을 내기 때문이죠.
01:59
This particular movie and experiment
we call The Supernova,
we call The Supernova,
37
107619
3691
특히 이 영상과 실험을
'초신성'이라고 부르는데요,
'초신성'이라고 부르는데요,
02:03
because it looks like an exploding star.
38
111310
3030
폭발하는 별처럼 보이기 때문입니다.
02:06
Now, besides programming
these beautiful patterns,
these beautiful patterns,
39
114340
2390
자, 이 아름다운 패턴들을
프로그래밍 하는 것 이외에도
프로그래밍 하는 것 이외에도
02:08
I wondered, what else can we get
these bacteria to do?
these bacteria to do?
40
116730
2591
저는 이 박테리아로 또 뭘 할 수 있을지
궁금했습니다.
궁금했습니다.
02:11
And I decided to explore
how we can program bacteria
how we can program bacteria
41
119321
2579
그래서 어떻게 박테리아를 이용해
암같은 우리 몸 속의 질병을
암같은 우리 몸 속의 질병을
02:13
to detect and treat diseases
in our bodies like cancer.
in our bodies like cancer.
42
121900
2789
발견하고 치료할 수 있을 지를
연구하기로 결심했습니다.
연구하기로 결심했습니다.
02:18
One of the surprising facts about bacteria
43
126009
2298
박테리아에 관한 놀라운
사실 중 하나는
사실 중 하나는
02:20
is that they can naturally grow
inside of tumors.
inside of tumors.
44
128307
3437
종양 안에서 자연적으로
양산이 가능하다는 겁니다.
양산이 가능하다는 겁니다.
02:23
This happens because typically tumors
45
131744
1764
이것이 가능한 이유는 보통 종양이란
02:25
are areas where the immune system
has no access,
has no access,
46
133508
2415
면역체계가 작용하지 않는
부분이기 때문입니다.
부분이기 때문입니다.
02:27
and so bacteria find these tumors
47
135923
1997
그래서 박테리아들은 이런 종양을 찾아서
02:29
and use them as a safe haven
to grow and thrive.
to grow and thrive.
48
137920
3831
번식해 나가기에 안전한
안식처로 활용합니다.
안식처로 활용합니다.
02:33
We started using probiotic bacteria
49
141751
1834
프로바이오틱 박테리아는
건강에 도움을 주는 안전한 박테리아인데
건강에 도움을 주는 안전한 박테리아인데
02:35
which are safe bacteria
that have a health benefit,
that have a health benefit,
50
143585
2624
우리는 이를 활용하기 시작했고
02:38
and found that
when orally delivered to mice,
when orally delivered to mice,
51
146209
2461
쥐에게 구강으로 섭취하게 했을 때
02:40
these probiotics would selectively
grow inside of liver tumors.
grow inside of liver tumors.
52
148670
4156
간에 있는 종양 안에서
선별적으로 번식하는 것을 발견했습니다.
선별적으로 번식하는 것을 발견했습니다.
02:44
We realized that the most convenient way
53
152826
1954
프로바이오틱의 존재를 부각시키고
02:46
to highlight the presence
of the probiotics,
of the probiotics,
54
154780
2081
따라서 종양의 존재도 부각시키게하는
02:48
and hence, the presence of the tumors,
55
156861
1863
가장 편리한 방법은 이런 박테리아들이
02:50
was to get these bacteria
to produce a signal
to produce a signal
56
158724
2229
소변에서 감지할 수 있는 신호를
02:52
that would be detectable in the urine,
57
160953
2116
만들게 하는 것임을 깨달았습니다.
02:55
and so we specifically
programmed these probiotics
programmed these probiotics
58
163069
2412
그래서 이 프로바이오틱을
특정하게 프로그래밍해서
특정하게 프로그래밍해서
02:57
to make a molecule that would change
the color of your urine
the color of your urine
59
165481
2879
소변의 색을 바꾸는 분자를 만들면
03:00
to indicate the presence of cancer.
60
168360
2810
암의 존재를 감지할 수 있게 했습니다.
03:03
We went on to show that this technology
61
171170
2010
우리는 계속해서 이 기술이
03:05
could sensitively and specifically
detect liver cancer,
detect liver cancer,
62
173180
3190
정밀하고 선별적으로 간암을
발견할 수 있다는 것을 증명했습니다.
발견할 수 있다는 것을 증명했습니다.
03:08
one that is challenging
to detect otherwise.
to detect otherwise.
63
176370
2690
간암은 이 방법이 아니면
발견하기가 정말 어렵습니다.
발견하기가 정말 어렵습니다.
03:11
Now, since these bacteria
specifically localize to tumors,
specifically localize to tumors,
64
179891
2999
자, 이 박테리아들이 특히 종양 안에
자리를 잡기 때문에
자리를 잡기 때문에
03:14
we've been programming them
to not only detect cancer
to not only detect cancer
65
182890
2588
암을 감지하게만 프로그래밍하지 않고
03:17
but also to treat cancer
66
185478
1788
치료도 가능하게 만들었습니다.
03:19
by producing therapeutic molecules
from within the tumor environment
from within the tumor environment
67
187266
3227
종양 내부에서 치료하는 분자를 생성해서
03:22
that shrink the existing tumors,
68
190493
2322
있던 종양을 줄어들게 만듭니다.
03:24
and we've been doing this
using quorum sensing programs
using quorum sensing programs
69
192815
2755
좀 전에 보셨던 영상에 나왔던
03:27
like you saw in the previous movies.
70
195570
1843
바로 쿼럼 센싱을 이용해서 말이죠.
03:29
Altogether, imagine in the future
taking a programmed probiotic
taking a programmed probiotic
71
197413
3697
마침내, 프로그래밍 된 프로바이오틱으로
03:33
that could detect and treat cancer,
72
201110
2479
암을 발견하고 치료하는,
03:35
or even other diseases.
73
203589
2581
심지어 다른 질병들도 치료하는
그런 미래를 상상해 보십시오.
그런 미래를 상상해 보십시오.
03:38
Our ability to program bacteria
74
206960
1644
박테리아를 프로그래밍한다는 것,
03:40
and program life
75
208604
1695
삶을 프로그래밍 할 수 있다는 것은
03:42
opens up new horizons in cancer research,
76
210299
2949
암 연구의 새로운 지평을 열어줬습니다.
03:45
and to share this vision,
I worked with artist Vik Muniz
I worked with artist Vik Muniz
77
213248
2735
그리고 이 가능성을 공유하기 위해서,
저는 예술가 비크 무니즈(Vik Muniz)와 함께
저는 예술가 비크 무니즈(Vik Muniz)와 함께
03:47
to create the symbol of the universe,
78
215983
1816
우주의 상징을 만들었습니다.
03:49
made entirely out of bacteria
or cancer cells.
or cancer cells.
79
217799
3641
완전히 박테리아나
암 세포로 만들어진 우주죠.
암 세포로 만들어진 우주죠.
03:53
Ultimately, my hope is that the beauty
and purpose of this microscopic universe
and purpose of this microscopic universe
80
221443
5202
결론적으로, 제가 기대하는 바는
이 미세한 우주의 아름다움과 목적이
이 미세한 우주의 아름다움과 목적이
03:58
can inspire new and creative approaches
for the future of cancer research.
for the future of cancer research.
81
226645
4899
미래 암 연구를 위한 새롭고 창의적인
접근법에 대한 영감을 주는 것입니다.
접근법에 대한 영감을 주는 것입니다.
04:03
Thank you.
82
231544
2624
감사합니다.
04:06
(Applause)
83
234168
3766
(박수)
ABOUT THE SPEAKER
Tal Danino - Synthetic biologistTal Danino explores the emerging frontier of combining biology and engineering (and art). He is a 2015 TED Fellow.
Why you should listen
Tal Danino's research explores the emerging frontier of combining biology, engineering and medicine. His work as a synthetic biologist focuses on reprogramming bacteria to detect and treat diseases in our bodies such as cancer.
Originally from Los Angeles, Danino received B.S. degrees from UCLA in Physics, Chemistry and Math, and received his Ph.D. in Bioengineering from UCSD. He did a postdoctoral fellowship at the Massachusetts Institute of Technology and is currently an assistant professor at Columbia University in New York.
Danino's work has been published in scientific journals and highlighted in several popular press venues. He actively develops "Bio-Art" projects that share perspectives and stories about science with recent projects featured in the New York Times, WIRED, and the Wall Street Journal.
Tal Danino | Speaker | TED.com