TEDMED 2009
Anthony Atala: Growing new organs
안소니 아탈라: 인공 장기 배양
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안소니 아탈라 박사의 최첨단 연구실에서는 인간을 위한 인공 장기 (근육에서부터 혈관, 방광에 이르기까지 다양한 기관들)가 배양됩니다. 이번 강연에서 그는 오븐처럼 생긴 생물반응기(사람의 체온과 같은 섭씨 37도로 설정되어 있음) , 그리고 인간의 신체 조직세포를 찍어내는 기계 등 공상과학 영화에서나 등장할 것 같은 장비들을 사용하는 생물공학 연구원들의 모습을 보여줍니다.
Anthony Atala - Surgeon
Anthony Atala asks, "Can we grow organs instead of transplanting them?" His lab at the Wake Forest Institute for Regenerative Medicine is doing just that -- engineering over 30 tissues and whole organs. Full bio
Anthony Atala asks, "Can we grow organs instead of transplanting them?" His lab at the Wake Forest Institute for Regenerative Medicine is doing just that -- engineering over 30 tissues and whole organs. Full bio
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This is actually a painting
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이것은 하버드 의과 대학의
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that hangs at the Countway Library at Harvard Medical School.
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카운트웨이 도서관에 있는 그림이죠.
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And it shows the first time an organ was ever transplanted.
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최초로 장기가 이식되는 장면을 묘사하고 있습니다.
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In the front, you see, actually, Joe Murray
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여기 앞에 보이는 조 머레이 박사가
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getting the patient ready for the transplant,
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환자에게 장기를 이식할 준비를 하는 가운데,
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while in the back room you see Hartwell Harrison,
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뒤쪽 수술실에 집도 중인 하트웰 해리슨 박사가 보입니다.
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the Chief of Urology at Harvard,
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당시 하버드 의대 비뇨기과 학과장이었던 그는
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actually harvesting the kidney.
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신장을 적출하는 중입니다.
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The kidney was indeed the first organ
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세계 최초로 인간에게 이식된 장기는
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ever to be transplanted to the human.
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바로 신장이었습니다.
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That was back in 1954,
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1954년에 일어난 일이죠.
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55 years ago.
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55년 전에도 여전히
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Yet we're still dealing with a lot of the same challenges
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수십 년 전과 마찬가지로 수많은 난제들을 해결하기 위해
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as many decades ago.
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노력하고 있었습니다.
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Certainly many advances, many lives saved.
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물론 상당한 진보를 통해 많은 생명을 살릴 수 있었습니다.
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But we have a major shortage of organs.
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그러나 장기는 심각하게 부족한 상황입니다.
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In the last decade the number of patients
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지난 십 년 간, 장기 이식을 기다리는 환자의
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waiting for a transplant has doubled.
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수는 두 배로 늘어났습니다.
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While, at the same time, the actual number of transplants
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한편 같은 기간에, 실제 장기 이식 건수는
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has remained almost entirely flat.
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거의 변함없이 같은 수준에 머물러 있습니다.
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That really has to do with our aging population.
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이러한 현상은 인구노령화와 관련이 있습니다.
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We're just getting older.
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우리는 자꾸 나이를 먹고 있습니다.
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Medicine is doing a better job
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의학은 우리를 계속 생존하게 하는 본연의 임무를
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of keeping us alive.
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더 잘 수행하고 있습니다.
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But as we age, our organs tend to fail more.
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노화가 진행될 수록 장기에 이상이 생길 가능성은 더 높아지게 됩니다.
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So, that's a challenge,
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바로 이것이 우리의 과제입니다.
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not just for organs but also for tissues.
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장기뿐만 아니라 조직세포도 마찬가지입니다.
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Trying to replace pancreas,
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췌장을 이식하려는 시도와
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trying to replace nerves that can help us with Parkinson's.
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파킨슨병을 완화시켜줄 신경조직을 이식하려는 시도들이
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These are major issues.
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주요 관심사입니다.
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This is actually a very stunning statistic.
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매우 놀라운 통계수치가 있는데,
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Every 30 seconds
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매 30초마다
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a patient dies from diseases
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세포 재생이나 이식으로 치료가 가능한
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that could be treated with tissue regeneration or replacement.
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환자가 사망하고 있다는 것이죠.
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So, what can we do about it?
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그렇다면, 우리가 할 수 있는 일은 뭘까요?
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We've talked about stem cells tonight.
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오늘밤 논의했던 줄기세포가
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That's a way to do it.
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한 가지 방법이 될 수 있습니다.
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But still ways to go to get stem cells into patients,
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그러나 장기 치료를 위해 줄기세포 기술을
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in terms of actual therapies for organs.
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실제로 환자에게 적용하기까지는 아직 요원하기만 합니다.
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Wouldn't it be great if our bodies could regenerate?
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우리 몸이 스스로 재생된다면 정말 멋지지 않을까요?
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Wouldn't it be great if we could actually harness the power
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우리 몸의 그러한 재생력을 이용해서
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of our bodies, to actually heal ourselves?
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병을 스스로 낫게 한다면 정말 좋지 않겠어요?
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It's not really that foreign of a concept, actually;
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사실 이러한 생각이 아주 낯선 개념은 아닙니다.
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it happens on the Earth every day.
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그와 같은 현상이 지구 상에서 매일 일어나고 있으니까요.
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This is actually a picture of a salamander.
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이 사진은 실제 도마뱀의 모습입니다.
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Salamanders have this amazing capacity to regenerate.
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도마뱀은 놀라운 재생력을 갖고 있지요.
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You see here a little video.
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여기 동영상이 보이는데요,
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This is actually a limb injury in this salamander.
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이것은 실제로 다리가 절단된 도마뱀입니다.
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And this is actually real photography,
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그리고 시차를 두고 촬영된 이 사진은
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timed photography, showing how that limb regenerates
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다리가 재생되고 있는 모습을 보여줍니다.
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in a period of days.
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단 며칠만에 말이지요.
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You see the scar form.
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여기 상처 자국이 보입니다.
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And that scar actually grows out
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이 상처 부위가 점점 자라나면서
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a new limb.
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새로운 다리가 됩니다.
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So, salamanders can do it.
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이렇듯 도마뱀은 재생력이 있습니다.
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Why can't we? Why can't humans regenerate?
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그렇다면 우리는 왜 안될까요? 왜 인간은 재생력이 없지요?
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Actually, we can regenerate.
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사실, 우리도 재생력이 있습니다.
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Your body has many organs
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우리 몸에는 여러 장기가 있습니다.
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and every single organ in your body
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그리고 우리 몸 속의 각 장기들 모두
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has a cell population
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특정 세포군을 갖고 있는데
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that's ready to take over at the time of injury. It happens every day.
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이들은 조직이 손상될 경우를 대비하고 있지요. 매일 일어나는 일입니다.
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As you age, as you get older.
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우리가 나이를 먹고 늙어감에 따라 말입니다.
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Your bones regenerate every 10 years.
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인간의 뼈는 십 년마다 한 번씩 재생됩니다.
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Your skin regenerates every two weeks.
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피부는 2주마다 한 번씩 재생되고요.
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So, your body is constantly regenerating.
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결국, 우리 몸은 끊임없이 재생 중이라 할 수 있습니다.
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The challenge occurs when there is an injury.
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하지만 부상을 입었을 경우 문제는 심각해집니다.
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At the time of injury or disease,
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다치거나 병이 났을 때
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the body's first reaction
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우리 몸의 첫 번째 반응은
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is to seal itself off from the rest of the body.
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해당 부위를 다른 신체 조직으로부터 보호하는 것입니다.
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It basically wants to fight off infection,
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기본적으로 감염과 싸우고 해당 부위를
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and seal itself, whether it's organs inside your body,
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보호하려 합니다. 내부 장기가 되었든, 피부가 되었든
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or your skin, the first reaction
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첫 번째 반응은
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is for scar tissue to move in,
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반흔조직(scar tissue)이라고 하는 세포를 투입하여,
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to seal itself off from the outside.
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외부로부터 해당 부위를 보호하는 것입니다.
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So, how can we harness that power?
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그렇다면, 어떻게 이 재생력을 이용할 수 있을까요?
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One of the ways that we do that
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우리가 시도하는 한 가지 방법은
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is actually by using smart biomaterials.
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기능성 바이오소재를 이용하는 것입니다.
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How does this work? Well, on the left side here
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어떻게 작동할까요? 여기 왼쪽을 보시면
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you see a urethra which was injured.
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손상된 요도가 보입니다.
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This is the channel that connects the bladder to the outside of the body.
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요도는 방광을 신체 외부까지 연결하는 관이지요.
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And you see that it is injured.
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그리고 여기가 손상된 부위입니다.
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We basically found out that you can use these smart biomaterials
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우리는 이러한 기능성 바이오소재를 일종의 결합체로
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that you can actually use as a bridge.
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사용할 수 있다는 것을 발견했습니다.
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If you build that bridge, and you close off
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239000
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이렇게 결합체를 만들고, 외부 환경으로부터
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from the outside environment,
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상처 부위를 차단해주면,
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then you can create that bridge, and cells
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일종의 다리가 생기고
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that regenerate in your body,
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우리 몸속의 재생세포들이
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can then cross that bridge, and take that path.
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249000
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그 다리를 통해 이동할 수 있게 됩니다.
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That's exactly what you see here.
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여기 보시는 장면이 바로 그 과정입니다.
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It's actually a smart biomaterial
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이것이 실제 이 환자를 치료하는데 사용했던
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that we used, to actually treat this patient.
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기능성 바이오소재의 사진입니다.
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This was an injured urethra on the left side.
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왼쪽에 보이는 것이 손상된 요도입니다.
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We used that biomaterial in the middle.
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262000
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가운데 보이는 바이오소재를 사용했죠
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And then, six months later on the right-hand side
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6개월 후, 오른 쪽에서 보이는 것처럼
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you see this reengineered urethra.
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요도가 말끔히 재생되었습니다.
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Turns out your body can regenerate,
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우리 몸은 이렇듯 재생력을 갖추고 있는데,
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but only for small distances.
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다만 근접한 부위에서만 가능한 일이지요.
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The maximum efficient distance for regeneration
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효과적으로 재생될 수 있는 최대 길이는
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is only about one centimeter.
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겨우 1 센티미터밖에 되지 않습니다.
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So, we can use these smart biomaterials
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결국 이러한 기능성 바이오소재를 이용해서
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but only for about one centimeter
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282000
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이와 같은 간격을 결합시키기 위해 1 센티미터 정도만 재생할 수 있다는 것입니다.
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to bridge those gaps.
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285000
2000
이와 같은 간격을 결합시키기 위해 1 센티미터 정도만 재생할 수 있다는 것입니다.
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So, we do regenerate, but for limited distances.
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287000
3000
제한된 범위에서만 재생이 가능하다는 거죠.
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What do we do now,
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자, 이제 더 큰 장기가
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if you have injury for larger organs?
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292000
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손상되었을 땐 무엇을 할 수 있을까요?
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What do we do when we have injuries
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즉 1센티미터보다 훨씬 더 큰 부위에
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for structures which are much larger
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손상을 입었을 경우에는
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than one centimeter?
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어떻게 해야 할까요?
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Then we can start to use cells.
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301000
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우리는 세포를 사용할 수 있습니다.
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The strategy here, is if a patient comes in to us
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304000
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우리의 계획은 이렇죠. 도착한 환자의 장기가
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with a diseased or injured organ,
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307000
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감염되었거나 손상된 상태라면,
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you can take a very small piece of tissue from that organ,
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309000
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해당 장기에서 아주 작은 조직을 떼어내는 것입니다.
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less than half the size of a postage stamp,
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312000
3000
우표를 반으로 접은 것보다 더 작은 크기로요.
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you can then tease that tissue apart,
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315000
3000
그런 다음 그 세포조직을 분해해서
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and look at its basic components,
114
318000
2000
조직을 구성하고 있는 기본 물질들,
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the patient's own cells,
115
320000
2000
즉 환자 자신의 세포들을 분리해내게 되죠.
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you take those cells out,
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322000
2000
이 세포들을 각각 떼어 내어
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grow and expand those cells outside the body in large quantities,
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324000
4000
외부에서 대량으로 배양하고 확장시킵니다.
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and then we then use scaffold materials.
118
328000
3000
그런 다음 우리는 골격 물질(scaffold materials)을 사용합니다.
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To the naked eye they look like a piece of your blouse,
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331000
3000
맨눈으로 보면 마치 블라우스나 스커트 천조각처럼 보이지만
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or your shirt, but actually
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334000
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실제로 이것은
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these materials are fairly complex
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336000
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상당히 복잡한 물질입니다.
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and they are designed to degrade once inside the body.
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339000
3000
그리고 이 물질은 신체에 주입되면 분해되도록 설계되었습니다.
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It disintegrates a few months later.
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342000
2000
몸 안에서 몇 달 후면 사라지게 되는 거죠.
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It's acting only as a cell delivery vehicle.
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344000
3000
이 물질은 일종의 세포 운반체로만 기능합니다.
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It's bringing the cells into the body. It's allowing
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347000
2000
세포를 몸 속으로 전달하죠. 그리고
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the cells to regenerate new tissue,
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349000
2000
세포는 새로운 조직을 재생시키고
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and once the tissue is regenerated the scaffold goes away.
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351000
4000
일단 재생이 끝나면 이 골격은 사라지게 되는 것입니다.
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And that's what we did for this piece of muscle.
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355000
3000
바로 이것이 우리가 근육 조직을 재생하는 과정입니다.
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This is actually showing a piece of muscle and how we go through
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358000
2000
이것은 실제 우리가 이러한 과정을 거쳐 재생한
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the structures to actually engineer the muscle.
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360000
3000
근육의 일부를 보여주고 있습니다.
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We take the cells, we expand them,
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세포를 추출해서 배양한 다음,
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we place the cells on the scaffold,
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365000
2000
골격에 이 세포들을 주입해서,
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and we then place the scaffold back into the patient.
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367000
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환자의 몸 안에 이식합니다.
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But actually, before placing the scaffold into the patient,
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370000
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하지만 실제로는, 이 골격을 환자에게 이식하기 전에
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we actually exercise it.
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근육을 훈련시켜야 합니다.
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We want to make sure that we condition
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이 근육을 학습시켜서
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this muscle, so that it knows what to do
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환자의 몸에 골격이 이식 된 후에
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once we put it into the patient.
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무엇을 해야할 지 알려주어야 합니다.
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That's what you're seeing here. You're seeing
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바로 여기 보시는 장면이 그것입니다.
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this muscle bio-reactor
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2000
이 근육 생물반응기가
06:41
actually exercising the muscle back and forth.
141
386000
4000
앞뒤로 근육을 운동시키고 있습니다.
06:45
Okay. These are flat structures that we see here,
142
390000
4000
좋아요. 우리가 방금 본 것은 근육처럼 단순한
06:49
the muscle.
143
394000
2000
형태였습니다.
06:51
What about other structures?
144
396000
2000
다른 형태는 어떨까요?
06:53
This is actually an engineered blood vessel.
145
398000
3000
이것은 인공적으로 만들어진 혈관입니다.
06:56
Very similar to what we just did, but a little bit more complex.
146
401000
3000
방금 전에 보신 것과 매우 유사하지만, 조금 더 복잡합니다.
06:59
Here we take a scaffold,
147
404000
2000
여기서도 우리는 골격을 이용하는데,
07:01
and we basically -- scaffold can be like a piece of paper here.
148
406000
4000
이런 종이 조각처럼 생겼습니다.
07:05
And we can then tubularize this scaffold.
149
410000
2000
이 골격을 튜브 모양으로 만드는 거죠.
07:07
And what we do is we, to make a blood vessel, same strategy.
150
412000
4000
그런 다음, 동일한 방법으로 혈관을 만듭니다.
07:11
A blood vessel is made up of two different cell types.
151
416000
4000
혈관은 두 가지 서로 다른 유형의 세포로 구성되어 있습니다.
07:15
We take muscle cells, we paste,
152
420000
3000
근육 세포를 채취하여 바깥쪽에
07:18
or coat the outside with these muscle cells,
153
423000
2000
도포하거나 코팅하는 것으로,
07:20
very much like baking a layer cake, if you will.
154
425000
3000
레이어 케이크를 만드는 것과 유사합니다.
07:23
You place the muscle cells on the outside.
155
428000
3000
근육 세포를 바깥쪽에 배치하고,
07:26
You place the vascular blood vessel lining cells on the inside.
156
431000
5000
혈관 내벽 세포를 안쪽에 위치시킵니다.
07:31
You now have your fully seeded scaffold.
157
436000
2000
이제 인공 혈관을 만들 골격이 완성되었습니다.
07:33
You're going to place this in an oven-like device.
158
438000
3000
이 완성된 골격을 오븐처럼 생긴 기기에 넣어 둡니다.
07:36
It has the same conditions as a human body,
159
441000
2000
이 기기는 인체와 동일한 조건을 유지하는데,
07:38
37 degrees centigrade,
160
443000
2000
온도는 섭씨 37도,
07:40
95 percent oxygen.
161
445000
2000
산소 농도는 95%입니다.
07:42
You then exercise it, as what you saw on that tape.
162
447000
4000
그 다음 좀 전에 보신 것처럼 이 혈관 조직도 훈련 시킵니다.
07:46
And on the right you actually see a carotid artery that was engineered.
163
451000
3000
오른쪽에 인공적으로 만들어진 경동맥을 볼 수 있습니다.
07:49
This is actually the artery that goes from your neck to your brain.
164
454000
3000
경동맥은 목부터 뇌까지 연결하는 동맥이죠.
07:52
And this is an X-ray showing you
165
457000
3000
이 X-레이는 특허 출원된
07:55
the patent, functional blood vessel.
166
460000
3000
제기능을 하는 혈관을 보여주고 있습니다.
07:58
More complex structures
167
463000
2000
더 복잡한 구조도 가능할까요?
08:00
such as blood vessels, urethras, which I showed you,
168
465000
3000
제가 보여드린 혈관이나 요도같은 장기도
08:03
they're definitely more complex
169
468000
2000
분명히 더 복잡한 구조입니다.
08:05
because you're introducing two different cell types.
170
470000
2000
서로 다른 두 종류의 세포를 고려해야 하니까요.
08:07
But they are really acting mostly as conduits.
171
472000
2000
그러나 이러한 장기들은 주로 통로 역할만 합니다.
08:09
You're allowing fluid or air to go through
172
474000
2000
액체나 기체를 정상상태(定常狀態)로
08:11
at steady states.
173
476000
2000
흐르게 합니다.
08:13
They are not nearly as complex as hollow organs.
174
478000
2000
중공장기(中空臟器)들처럼 복잡한 장기는 아닙니다.
08:15
Hollow organs have a much higher degree of complexity,
175
480000
3000
중공장기는 훨씬 더 복잡도가 높은데,
08:18
because you're asking these organs to act on demand.
176
483000
3000
요청에 따라 작동하도록 해야 하기 때문입니다.
08:21
So, the bladder is one such organ.
177
486000
3000
방광이 그런 장기 중 하나입니다.
08:24
Same strategy, we take a very small piece of the bladder,
178
489000
3000
같은 방법으로, 방광 조직을 아주 조금 채취합니다.
08:27
less than half the size of a postage stamp.
179
492000
2000
우표를 반으로 접은 것보다도 작은 크깁니다.
08:29
We then tease the tissue apart
180
494000
2000
그런 다음 조직을 분해해서
08:31
into its two individual cell components,
181
496000
2000
두 개의 서로 다른 구성물로 나눕니다.
08:33
muscle, and these bladder specialized cells.
182
498000
3000
근육 세포와, 방광 고유의 특수세포로요.
08:36
We grow the cells outside the body in large quantities.
183
501000
3000
외부에서 이 세포들을 대량으로 배양합니다.
08:39
It takes about four weeks to grow these cells from the organ.
184
504000
3000
방광에서 추출한 이 세포들을 충분히 키우는 데에는 약 4주가 소요됩니다.
08:42
We then take a scaffold that we shape like a bladder.
185
507000
3000
그런 다음 우리는 방광과 유사한 모양의 골격을 만들어서
08:45
We coat the inside with these bladder lining cells.
186
510000
4000
안쪽을 방광 내벽 세포로 코팅하고,
08:49
We coat the outside with these muscle cells.
187
514000
3000
바깥쪽을 근육 세포로 코팅합니다.
08:52
We place it back into this oven-like device.
188
517000
3000
이것을 오븐처럼 생긴 기기에 넣어 둡니다.
08:55
From the time you take that piece of tissue, six to eight weeks later
189
520000
3000
조직세포를 추출한 후, 6-8주 정도 지나면
08:58
you can put the organ right back into the patient.
190
523000
3000
환자에게 새로 만든 장기를 이식할 수 있게됩니다.
09:01
This actually shows the scaffold.
191
526000
3000
이것이 실제 골격의 모습입니다.
09:04
The material is actually being coated with the cells.
192
529000
4000
안에는 세포들이 도포되어 있는 상태입니다.
09:08
When we did the first clinical trial for these patients
193
533000
3000
우리가 처음으로 임상 실험을 실시했을 때
09:11
we actually created the scaffold specifically for each patient.
194
536000
3000
환자 개개인에 맞게 골격을 제작하였습니다.
09:14
We brought patients in,
195
539000
2000
예정된 수술 날짜로부터
09:16
six to eight weeks prior to their scheduled surgery, did X-rays,
196
541000
3000
6-8주 전에 환자를 불러서 X-레이 촬영을 하고,
09:19
and we then composed a scaffold specifically for that patient's size
197
544000
3000
각 환자의 골반 크기에 맞게 인공 장기를 배양할 골격을
09:22
pelvic cavity.
198
547000
2000
제작했습니다.
09:24
For the second phase of the trials
199
549000
2000
임상 실험 2단계에서는
09:26
we just had different sizes, small, medium, large and extra-large.
200
551000
3000
그냥 소, 중, 대, 특대 등 몇 개의 사이즈를 준비했죠.
09:29
(Laughter)
201
554000
3000
그냥 소, 중, 대, 특대 등 몇 개의 사이즈를 준비했죠.
09:32
It's true.
202
557000
2000
사실입니다. (웃음)
09:34
And I'm sure everyone here wanted an extra-large. Right?
203
559000
3000
여기 계신 모든 분들은 특대라고 확신하는데, 맞죠?
09:37
(Laughter)
204
562000
2000
여기 계신 모든 분들은 특대라고 확신하는데, 맞죠? (웃음)
09:39
So, bladders are definitely a little bit more complex
205
564000
3000
아무튼, 방광은 다른 장기들 보다는
09:42
than the other structures.
206
567000
2000
좀 더 복잡한 구조입니다.
09:44
But there are other hollow organs that have added complexity to it.
207
569000
3000
그렇지만 그것보다 더 복잡한 중공장기들도 있습니다.
09:47
This is actually a heart valve, which we engineered.
208
572000
3000
이것은 인공적으로 만들어진 심장 판막의 실제 모양입니다.
09:50
And the way you engineer this heart valve is the same strategy.
209
575000
3000
이 심장 판막을 만드는 방법도 동일합니다.
09:53
We take the scaffold, we seed it with cells,
210
578000
2000
골격을 짜고, 세포를 심어놓는 거죠.
09:55
and you can now see here, the valve leaflets opening and closing.
211
580000
4000
그리고 여기 실제 판막엽이 개폐되는 모습을 볼 수 있습니다.
09:59
We exercise these prior to implantation.
212
584000
3000
우리는 이식 전에 이렇게 훈련을 시킵니다.
10:02
Same strategy.
213
587000
2000
같은 방법이죠.
10:04
And then the most complex are the solid organs.
214
589000
2000
한 편, 가장 복잡한 기관은 고형 장기들입니다.
10:06
For solid organs, they're more complex
215
591000
2000
고형 장기들이 더욱 복잡한 이유는
10:08
because you're using a lot more cells per centimeter.
216
593000
4000
1 센티미터 당 훨씬 더 많은 세포들을 사용해야 하기 때문입니다.
10:12
This is actually a simple solid organ like the ear.
217
597000
2000
여기 보시는 것은 비교적 단순한 고형 장기인 귀입니다.
10:14
It's now being seeded with cartilage.
218
599000
2000
지금 연골 조직세포를 도포하고 있는 모습이고요.
10:16
That's the oven-like device;
219
601000
3000
저것이 바로 오븐처럼 생겼다는 기기입니다.
10:19
once it's coated it gets placed there.
220
604000
2000
일단 세포를 코팅한 후에는 저 곳에 보관합니다.
10:21
And then a few weeks later we can take out the cartilage scaffold.
221
606000
5000
몇 주가 지나면 그 연골 골격을 꺼낼 수 있지요.
10:26
This is actually digits that we're engineering.
222
611000
2000
이것은 우리가 만들고 있는 손가락입니다.
10:28
These are being layered, one layer at a time,
223
613000
3000
이것은 한 번에 한 겹씩 층을 나누어 만드는데요,
10:31
first the bone, we fill in the gaps with cartilage.
224
616000
3000
처음에는 뼈를 만들고 사이사이를 연골로 채웁니다.
10:34
We then start adding the muscle on top.
225
619000
2000
그런 다음 근육 세포를 도포하지요.
10:36
And you start layering these solid structures.
226
621000
2000
그렇게 고형 구조에 층을 쌓기 시작합니다.
10:38
Again, fairly more complex organs,
227
623000
3000
확실히, 굉장히 복잡한 장기들입니다만,
10:41
but by far, the most complex solid organs
228
626000
3000
그 중에서도 가장 복잡한 고형 장기는
10:44
are actually the vascularized, highly vascularized,
229
629000
4000
혈관이 매우 발달 되어 있는 기관들입니다.
10:48
a lot of blood vessel supply,
230
633000
2000
혈액 공급이 많이 필요한 것들이죠.
10:50
organs such as the heart,
231
635000
3000
그런 장기에는 심장,
10:53
the liver, the kidneys.
232
638000
3000
간, 신장 등이 있습니다.
10:56
This is actually an example -- several strategies
233
641000
2000
이것은 한 예로서 고형 장기를
10:58
to engineer solid organs.
234
643000
2000
만들어내는 몇 가지 전략을 보여줍니다.
11:00
This is actually one of the strategies. We use a printer.
235
645000
2000
이것은 그 전략 중에 하나죠. 프린터를 이용합니다.
11:02
And instead of using ink, we use -- you just saw an inkjet cartridge --
236
647000
4000
방금 잉크젯 카트리지가 지나갔는데,
11:06
we just use cells.
237
651000
2000
우리는 잉크 대신에 세포를 사용하죠.
11:08
This is actually your typical desktop printer.
238
653000
2000
이것은 보통의 가정용 프린터입니다.
11:10
It's actually printing this two chamber heart,
239
655000
3000
지금 심장의 심방 2개를 찍어내고 있습니다.
11:13
one layer at a time.
240
658000
2000
한 번에 한 겹씩이요.
11:15
You see the heart coming out there. It takes about 40 minutes to print,
241
660000
4000
저기 심장이 출력되는 모습이 보이네요. 다 인쇄하는 데 40분 정도 걸리고요,
11:19
and about four to six hours later
242
664000
2000
4-6시간 정도 지나면
11:21
you see the muscle cells contract.
243
666000
3000
심장 근육 세포가 수축하는 것을 볼 수 있죠.
11:24
(Applause)
244
669000
6000
심장 근육 세포가 수축하는 것을 볼 수 있죠. (박수)
11:30
This technology was developed by Tao Ju, who worked at our institute.
245
675000
4000
이 기술은 우리 연구소의 타오 주(Tao Ju)가 개발한 것입니다.
11:34
And this is actually still, of course, experimental,
246
679000
2000
물론 아직은 실험 단계로,
11:36
not for use in patients.
247
681000
3000
환자용은 아닙니다.
11:39
Another strategy that we have followed
248
684000
2000
우리가 연구 중인 다른 한 가지 방법은
11:41
is actually to use decellularized organs.
249
686000
2000
기존 장기를 탈세포화하여 사용하는 것입니다.
11:43
We actually take donor organs,
250
688000
3000
기증 받은 장기를 이용하는데,
11:46
organs that are discarded,
251
691000
2000
일단 적출한 장기에
11:48
and we then can use very mild detergents
252
693000
2000
아주 약한 세정액을 사용하여
11:50
to take all the cell elements out of these organs.
253
695000
3000
세포들을 모조리 빼내는 것입니다.
11:53
So, for example on the left panel,
254
698000
2000
예를 들어, 왼쪽 화면을 보시면,
11:55
top panel, you see a liver.
255
700000
2000
윗부분에 간이 보이시죠.
11:57
We actually take the donor liver,
256
702000
2000
이 기증된 간에
11:59
we use very mild detergents,
257
704000
2000
아주 약한 세정액을 사용합니다.
12:01
and we, by using these mild detergents, we take all the cells
258
706000
4000
이 세정액을 이용하여 간에서 모든 세포들을 빼내는 것입니다.
12:05
out of the liver.
259
710000
2000
이 세정액를 이용하여 간에서 모든 세포들을 빼내는 것입니다.
12:07
Two weeks later, we basically can lift this organ up,
260
712000
3000
2 주가 지나면, 이 간을 들 수 있죠.
12:10
it feels like a liver,
261
715000
2000
간처럼 느껴집니다.
12:12
we can hold it like a liver,
262
717000
2000
간처럼 들고 있을 수도 있는데,
12:14
it looks like a liver, but it has no cells.
263
719000
3000
간처럼 보이지만, 사실 세포는 하나도 없습니다.
12:17
All we are left with
264
722000
2000
남아 있는 것이라고는
12:19
is the skeleton, if you will, of the liver,
265
724000
3000
간의 뼈대뿐이라고 할 수 있죠.
12:22
all made up of collagen,
266
727000
2000
모두 콜라겐으로 구성되며,
12:24
a material that's in our bodies, that will not reject.
267
729000
2000
우리 몸에 거부반응을 일으키지 않는 물질입니다.
12:26
We can use it from one patient to the next.
268
731000
2000
이 물질은 환자를 가리지 않고 모두에게 사용할 수 있습니다.
12:28
We then take this vascular structure
269
733000
2000
그리고 우리는 이처럼 탈세포화된 간도
12:30
and we can prove that we retain the blood vessel supply.
270
735000
4000
여전히 혈관을 통한 혈액 공급 기능을 유지하고 있다는 걸 밝혀냈습니다.
12:34
You can see, actually that's a fluoroscopy.
271
739000
2000
형광투시(floroscopy) 영상을 보고 계십니다.
12:36
We're actually injecting contrast into the organ.
272
741000
3000
지금 간에 조영 물질을 주사하고 있습니다.
12:39
Now you can see it start. We're injecting the contrast into the organ
273
744000
4000
자 이제 주입된 조영 물질이 탈세포화된 간에 들어가는 것을
12:43
into this decellularized liver.
274
748000
2000
보고 계십니다.
12:45
And you can see the vascular tree that remains intact.
275
750000
3000
손상되지 않은 채 남아 있는 혈관 줄기가 그대로 보이시죠.
12:48
We then take the cells, the vascular cells,
276
753000
3000
이 혈관 줄기에 우리는 혈관 세포를,
12:51
blood vessel cells, we perfuse the vascular tree
277
756000
2000
즉 환자 자신의 혈관 세포를
12:53
with the patient's own cells.
278
758000
2000
주입하게 됩니다.
12:55
We perfuse the outside of the liver
279
760000
2000
그 다음으로 간의 외부 표면에
12:57
with the patient's own liver cells.
280
762000
2000
환자 자신의 간 조직 세포를 도포하죠.
12:59
And we can then create functional livers.
281
764000
2000
그렇게 제기능을 하는 간을 만들 수 있습니다.
13:01
And that's actually what you're seeing.
282
766000
2000
지금 바로 그 화면을 보고 계십니다.
13:03
This is still experimental. But we are able to actually reproduce the functionality
283
768000
4000
아직은 실험단계지만 우리는 탈세포화한 간의 기능을
13:07
of the liver structure, experimentally.
284
772000
3000
정상적으로 되살려낸 것입니다.
13:10
For the kidney,
285
775000
2000
신장 이식은,
13:12
as I talked to you about the first painting that you saw,
286
777000
4000
첫 번째 보여드렸던 슬라이드에서
13:16
the first slide I showed you,
287
781000
2000
말씀 드린 바 있습니다.
13:18
90 percent of the patients on the transplant wait list
288
783000
3000
장기 이식을 기다리는 환자의 90%가
13:21
are waiting for a kidney, 90 percent.
289
786000
2000
신장을 기다리고 있습니다. 90%입니다.
13:23
So, another strategy we're following
290
788000
2000
그래서 연구하고 있는 또 다른 방법은
13:25
is actually to create wafers
291
790000
2000
웨이퍼(wafers)를 만드는 것인데,
13:27
that we stack together, like an accordion, if you will.
292
792000
4000
아코디언처럼 여러 겹으로 쌓게 됩니다.
13:31
So, we stack these wafers together, using the kidney cells.
293
796000
3000
그렇게 쌓아 만든 웨이퍼에 신장 세포를 주입하면,
13:34
And then you can see these miniature kidneys that we've engineered.
294
799000
3000
여기 보이는 것처럼 신장 모형을 만들 수 있는 것이죠.
13:37
They are actually making urine.
295
802000
2000
이 모형은 소변을 실제로 만듭니다.
13:39
Again, small structures, our challenge is how to make them larger,
296
804000
4000
작은 모형을 어떻게 키우는가가 여전히 숙제입니다.
13:43
and that is something we're working on
297
808000
2000
이와 관련해 저희 연구소에서는
13:45
right now at the institute.
298
810000
2000
계속 연구를 진행하고 있습니다.
13:47
One of the things that I wanted to summarize for you then
299
812000
3000
여러분께 요약해 드리고자 하는 것 중 하나는
13:50
is what is a strategy that we're going for in regenerative medicine.
300
815000
4000
재생 의학에서 어떤 방법을 개발하고 있는가 하는 것입니다.
13:54
If at all possible,
301
819000
2000
모든 것이 가능하다면,
13:56
we really would like to use smart biomaterials
302
821000
3000
기능성 바이오소재를 사용하는 것이 좋은데,
13:59
that we can just take off the shelf
303
824000
2000
그냥 만들어진 것을 가져다가
14:01
and regenerate your organs.
304
826000
2000
장기를 재생시킬 수 있으니까요.
14:03
We are limited with distances right now,
305
828000
2000
현재로서는 재생 범위가 제한적입니다.
14:05
but our goal is actually to increase those distances over time.
306
830000
4000
우리의 목표는 그 범위를 점차 늘려가는 것입니다.
14:09
If we cannot use smart biomaterials,
307
834000
2000
만일 기능성 바이오소재를 사용할 수 없다면,
14:11
then we'd rather use your very own cells.
308
836000
2000
환자의 세포를 활용해야 할 것입니다.
14:13
Why? Because they will not reject.
309
838000
2000
왜냐하면 거부반응이 없기 때문이죠.
14:15
We can take cells from you,
310
840000
2000
환자로부터 세포를 추출한 후,
14:17
create the structure, put it right back into you, they will not reject.
311
842000
3000
인공 장기를 만들어서 다시 환자에 이식하면, 거부반응이 없죠.
14:20
And if possible, we'd rather use the cells from your very specific organ.
312
845000
4000
가능하다면, 해당 장기에서 직접 세포를 채취하려고 합니다.
14:24
If you present with a diseased wind pipe
313
849000
3000
만일 기관지가 손상되었다면
14:27
we'd like to take cells from your windpipe.
314
852000
2000
그 기관지에서 바로 세포를 채취하는 것입니다.
14:29
If you present with a diseased pancreas
315
854000
3000
췌장에 문제가 있다면
14:32
we'd like to take cells from that organ.
316
857000
2000
췌장에서 바로 세포를 채취하는 것이죠.
14:34
Why? Because we'd rather take those cells
317
859000
3000
왜냐하면 해당 장기에서 채취한 세포는
14:37
which already know that those are the cell types you want.
318
862000
3000
환자가 필요로 하는 역할을 이미 알고 있기 때문입니다.
14:40
A windpipe cell already knows it's a windpipe cell.
319
865000
3000
기관지 세포는 자신의 역할을 이미 알고 있습니다.
14:43
We don't need to teach it to become another cell type.
320
868000
3000
다른 유형의 세포로 새로 훈련시킬 필요가 없습니다.
14:46
So, we prefer organ-specific cells.
321
871000
2000
그래서 장기에 특화된 세포를 선호합니다.
14:48
And today we can obtain cells from most every organ in your body,
322
873000
3000
현재 대부분의 장기에서 직접 세포를 채취할 수 있는데,
14:51
except for several which we still need stem cells for,
323
876000
3000
불가능한 경우는 줄기세포를 이용해야 합니다.
14:54
like heart, liver, nerve and pancreas.
324
879000
4000
심장, 간, 신경, 췌장 등이 그러하지요.
14:58
And for those we still need stem cells.
325
883000
3000
이러한 장기들은 줄기세포가 필요합니다.
15:01
If we cannot use stem cells from your body
326
886000
3000
환자로부터 직접 줄기세포를 구할 수 없다면,
15:04
then we'd like to use donor stem cells.
327
889000
3000
기증된 줄기 세포를 사용하게 됩니다.
15:07
And we prefer cells that will not reject
328
892000
2000
거부 반응 없이 종양으로 자라지 않는
15:09
and will not form tumors.
329
894000
2000
세포를 선호합니다.
15:11
And we're working a lot with the stem cells that we
330
896000
2000
2년 전에 발표한 바 있는 줄기 세포를 이용하여
15:13
published on two years ago,
331
898000
2000
많은 연구를 진행하고 있습니다.
15:15
stem cells from the amniotic fluid,
332
900000
2000
양수와 태반에서 채취한 줄기세포는
15:17
and the placenta, which have those properties.
333
902000
4000
이와 같은 특성을 갖추고 있습니다.
15:21
So, at this point, I do want to tell you that
334
906000
3000
이 쯤에서 우리가 직면하고 있는
15:24
some of the major challenges we have.
335
909000
4000
주요 과제를 말씀드리고 싶습니다.
15:28
You know, I just showed you this presentation, everything looks so good,
336
913000
2000
알다시피, 여러분께 보여드린 것은 모두 잘 되고 있는 것 같지만,
15:30
everything works. Actually no,
337
915000
2000
실제로 그렇지만은 않습니다.
15:32
these technologies really are not that easy.
338
917000
2000
이 기술들은 그렇게 쉬운 것이 아닙니다.
15:34
Some of the work you saw today
339
919000
2000
오늘 보신 연구 성과들 중에는
15:36
was performed by over 700 researchers
340
921000
3000
700명이 넘는 연구자들이
15:39
at our institute across a 20-year time span.
341
924000
3000
20년에 걸쳐 진행한 것도 있습니다.
15:42
So, these are very tough technologies.
342
927000
2000
따라서, 매우 어려운 기술들입니다.
15:44
Once you get the formula right you can replicate it.
343
929000
3000
일단 방법을 찾아낸다면, 복제할 수 있습니다.
15:47
But it takes a lot to get there.
344
932000
2000
그 단계에 도달하는 것은 힘들죠.
15:49
So, I always like to show this cartoon.
345
934000
2000
저는 항상 이 만화를 보여드리곤 합니다.
15:51
This is how to stop a runaway stage.
346
936000
2000
달리는 마차를 세우는 방법에 대한 것이죠.
15:53
And there you see the stagecoach driver,
347
938000
2000
저기 마부가 보이는데요,
15:55
and he goes, on the top panel,
348
940000
2000
위에 적힌 순서대로
15:57
He goes A, B, C, D, E, F.
349
942000
2000
A, B, C, D, E, F를 수행합니다.
15:59
He finally stops the runaway stage.
350
944000
2000
마침내 달리는 마차를 멈추게 합니다.
16:01
And those are usually the basic scientists,
351
946000
3000
이건 과학자들이 주로 쓰는 접근법이고,
16:04
The bottom is usually the surgeons.
352
949000
2000
아래쪽은 전형적인 외과의사들의 방식입니다.
16:06
(Laughter)
353
951000
4000
(웃음)
16:10
I'm a surgeon so that's not that funny.
354
955000
2000
외과의사인 저에게 그다지 유쾌한 것은 아니죠.
16:12
(Laughter)
355
957000
1000
(웃음)
16:13
But actually method A is the correct approach.
356
958000
4000
사실 첫 번째 방법이 올바른 접근이겠죠.
16:17
And what I mean by that is that anytime we've launched one of these technologies
357
962000
3000
이 의미는 이러한 기술을 실제 임상에 적용하려고 할 때는 언제나,
16:20
to the clinic,
358
965000
2000
이 의미는 이러한 기술을 실제 임상에 적용하려고 할 때는 언제나,
16:22
we've made absolutely sure that we do everything we can
359
967000
3000
실제 환자에게 적용하기 전에 가능한 모든 것을
16:25
in the laboratory before we ever
360
970000
2000
실험실에서 검증했다는
16:27
launch these technologies to patients.
361
972000
2000
확신이 있어야 한다는 것입니다.
16:29
And when we launch these technologies to patients
362
974000
2000
그리고 환자들에게 이러한 신기술을 적용할 때에는
16:31
we want to make sure that we ask ourselves a very tough question.
363
976000
5000
우리는 다음과 같은 아주 어려운 질문을 스스로에게 꼭 합니다.
16:36
Are you ready to place this in your own loved one, your own child,
364
981000
3000
이것을 나의 사랑하는 사람들, 아이, 가족에게도 투입할 수 있는
16:39
your own family member, and then we proceed.
365
984000
3000
준비가 되어 있는가, 그렇다고 할 때만 임상을 진행합니다.
16:42
Because our main goal, of course,
366
987000
2000
왜냐하면 우리의 첫 번째 목표가
16:44
is first, to do no harm.
367
989000
3000
해를 끼치지 않는 것이기 때문입니다.
16:47
I'm going to show you now, a very short clip,
368
992000
2000
이제 매우 짧은 영상을 하나 보여드릴 건데요,
16:49
It's a five second clip of a patient
369
994000
3000
인공 장기를 이식한 환자에 대한
16:52
who received one of the engineered organs.
370
997000
2000
5초짜리 영상입니다.
16:54
We started implanting some of these structures
371
999000
2000
이와 같은 구조물을 14년 전부터
16:56
over 14 years ago.
372
1001000
2000
이식해 왔죠.
16:58
So, we have patients now walking around with organs,
373
1003000
2000
현재 우리 환자 중에는 인공 장기를 지니고
17:00
engineered organs, for over 10 years, as well.
374
1005000
4000
10년도 넘게 생활해 오신 분들이 계시지요.
17:04
I'm going to show a clip of one young lady.
375
1009000
2000
이제 한 젊은 여성에 대한 영상을 보여드리겠습니다.
17:06
She had a spina bifida defect, a spinal cord abnormality.
376
1011000
3000
척추 피열(spina bifida)이라는 척수 이상 환자였습니다.
17:09
She did not have a normal bladder. This is a segment from CNN.
377
1014000
3000
방광에도 문제가 있었고요. 이 장면은 CNN의 일부입니다.
17:12
We are just taking five seconds.
378
1017000
2000
그 중 5초 분량의 영상만 발췌했습니다.
17:14
This is a segment that Sanjay Gupta actually took care of.
379
1019000
5000
산제이 굽타 의학전문기자가 담당했던 보도입니다.
17:19
Video: Kaitlyn M: I'm happy. I was always afraid
380
1024000
2000
케이틀린 M: 전 행복합니다. 그 전에는
17:21
that I was going to have like, an accident or something.
381
1026000
3000
제가 무슨 사고라도 당하지 않을까 항상 두려웠죠.
17:24
And now I can just go and
382
1029000
3000
이제 저는 남들처럼
17:27
go out with my friends,
383
1032000
2000
친구들과 외출하고
17:29
go do whatever I want.
384
1034000
2000
하고 싶은 것을 할 수 있습니다.
17:32
Anthony Atala: See, at the end of the day, the promise of regenerative medicine
385
1037000
3000
보시다시피, 결국에 재생 의학이 할 수 있는 약속은
17:35
is a single promise.
386
1040000
2000
한 가지입니다.
17:37
And that is really very simple,
387
1042000
3000
매우 단순한 약속이죠.
17:40
to make our patients better.
388
1045000
2000
환자들을 더 낫게 만드는 것입니다.
17:42
Thank you for your attention.
389
1047000
2000
관심있게 들어주셔서 감사합니다.
17:44
(Applause)
390
1049000
2000
(박수)
ABOUT THE SPEAKER
Anthony Atala - SurgeonAnthony Atala asks, "Can we grow organs instead of transplanting them?" His lab at the Wake Forest Institute for Regenerative Medicine is doing just that -- engineering over 30 tissues and whole organs.
Why you should listen
Anthony Atala is the director of the Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, where his work focuses on growing and regenerating tissues and organs. His team engineered the first lab-grown organ to be implanted into a human -- a bladder -- and is developing experimental fabrication technology that can "print" human tissue on demand.
In 2007, Atala and a team of Harvard University researchers showed that stem cells can be harvested from the amniotic fluid of pregnant women. This and other breakthroughs in the development of smart bio-materials and tissue fabrication technology promises to revolutionize the practice of medicine.
Anthony Atala | Speaker | TED.com