<줄기세포를 이용한 연구의 약속> 주제 테드 강의 번역(수잔 솔로몬, Susan Solomon)

<줄기세포를 이용한 연구의 약속> 주제 테드 강의

So, embryonic stem cells are really incredible cells. They are our body's own repair kits, and they're pluripotent, which means they can morph into all of the cells in our bodies. Soon, we actually will be able to use stem cells to replace cells that are damaged or diseased.

 

But that's not what I want to talk to you about, because right now there are some really extraordinary things that we are doing with stem cells that are completely changing the way we look and model disease, our ability to understand why we get sick, and even develop drugs. I truly believe that stem cell research is going to allow our children to look at Alzheimer's and diabetes and other major diseases the way we view polio today, which is as a preventable disease.

 

So here we have this incredible field, which has enormous hope for humanity, but much like IVF over 35 years ago, until the birth of a healthy baby, Louise, this field has been under siege politically and financially. Critical research is being challenged instead of supported, and we saw that it was really essential to have private safe haven laboratories where this work could be advanced without interference. And so, in 2005, we started the New York Stem Cell Foundation Laboratory so that we would have a small organization that could do this work and support it.

 

What we saw very quickly is the world of both medical research, but also developing drugs and treatments, is dominated by, as you would expect, large organizations, but in a new field, sometimes large organizations really have trouble getting out of their own way, and sometimes they can't ask the right questions, and there is an enormous gap that's just gotten larger between academic research on the one hand and pharmaceutical companies and biotechs that are responsible for delivering all of our drugs and many of our treatments, and so we knew that to really accelerate cures and therapies, we were going to have to address this with two things: new technologies and also a new research model. Because if you don't close that gap, you really are exactly where we are today. And that's what I want to focus on. We've spent the last couple of years pondering this, making a list of the different things that we had to do, and so we developed a new technology, It's software and hardware, that actually can generate thousands and thousands of genetically diverse stem cell lines to create a global array, essentially avatars of ourselves. And we did this because we think that it's actually going to allow us to realize the potential, the promise, of all of the sequencing of the human genome, but it's going to allow us, in doing that, to actually do clinical trials in a dish with human cells, not animal cells, to generate drugs and treatments that are much more effective, much safer, much faster, and at a much lower cost.

 

So let me put that in perspective for you and give you some context. This is an extremely new field. In 1998, human embryonic stem cells were first identified, and just nine years later, a group of scientists in Japan were able to take skin cells and reprogram them with very powerful viruses to create a kind of pluripotent stem cell called an induced pluripotent stem cell, or what we refer to as an IPS cell. This was really an extraordinary advance, because although these cells are not human embryonic stem cells, which still remain the gold standard, they are terrific to use for modeling disease and potentially for drug discovery.

 

So a few months later, in 2008, one of our scientists built on that research. He took skin biopsies, this time from people who had a disease, ALS, or as you call it in the U.K., motor neuron disease. He turned them into the IPS cells that I've just told you about, and then he turned those IPS cells into the motor neurons that actually were dying in the disease. So basically what he did was to take a healthy cell and turn it into a sick cell, and he recapitulated the disease over and over again in the dish, and this was extraordinary, because it was the first time that we had a model of a disease from a living patient in living human cells. And as he watched the disease unfold, he was able to discover that actually the motor neurons were dying in the disease in a different way than the field had previously thought. There was another kind of cell that actually was sending out a toxin and contributing to the death of these motor neurons, and you simply couldn't see it until you had the human model.

 

So you could really say that researchers trying to understand the cause of disease without being able to have human stem cell models were much like investigators trying to figure out what had gone terribly wrong in a plane crash without having a black box, or a flight recorder. They could hypothesize about what had gone wrong, but they really had no way of knowing what led to the terrible events. And stem cells really have given us the black box for diseases, and it's an unprecedented window. It really is extraordinary, because you can recapitulate many, many diseases in a dish, you can see what begins to go wrong in the cellular conversation well before you would ever see symptoms appear in a patient. And this opens up the ability, which hopefully will become something that is routine in the near term, of using human cells to test for drugs.

 

Right now, the way we test for drugs is pretty problematic. To bring a successful drug to market, it takes, on average, 13 years — that's one drug — with a sunk cost of 4 billion dollars, and only one percent of the drugs that start down that road are actually going to get there. You can't imagine other businesses that you would think of going into that have these kind of numbers. It's a terrible business model. But it is really a worse social model because of what's involved and the cost to all of us. So the way we develop drugs now is by testing promising compounds on -- We didn't have disease modeling with human cells, so we'd been testing them on cells of mice or other creatures or cells that we engineer, but they don't have the characteristics of the diseases that we're actually trying to cure. You know, we're not mice, and you can't go into a living person with an illness and just pull out a few brain cells or cardiac cells and then start fooling around in a lab to test for, you know, a promising drug. But what you can do with human stem cells, now, is actually create avatars, and you can create the cells, whether it's the live motor neurons or the beating cardiac cells or liver cells or other kinds of cells, and you can test for drugs, promising compounds, on the actual cells that you're trying to affect, and this is now, and it's absolutely extraordinary, and you're going to know at the beginning, the very early stages of doing your assay development and your testing, you're not going to have to wait 13 years until you've brought a drug to market, only to find out that actually it doesn't work, or even worse, harms people.

 

But it isn't really enough just to look at the cells from a few people or a small group of people, because we have to step back. We've got to look at the big picture. Look around this room. We are all different, and a disease that I might have, if I had Alzheimer's disease or Parkinson's disease, it probably would affect me differently than if one of you had that disease, and if we both had Parkinson's disease, and we took the same medication, but we had different genetic makeup, we probably would have a different result, and it could well be that a drug that worked wonderfully for me was actually ineffective for you, and similarly, it could be that a drug that is harmful for you is safe for me, and, you know, this seems totally obvious, but unfortunately it is not the way that the pharmaceutical industry has been developing drugs because, until now, it hasn't had the tools.

 

And so we need to move away from this one-size-fits-all model. The way we've been developing drugs is essentially like going into a shoe store, no one asks you what size you are, or if you're going dancing or hiking. They just say, "Well, you have feet, here are your shoes." It doesn't work with shoes, and our bodies are many times more complicated than just our feet. So we really have to change this.

 

There was a very sad example of this in the last decade. There's a wonderful drug, and a class of drugs actually, but the particular drug was Vioxx, and for people who were suffering from severe arthritis pain, the drug was an absolute lifesaver, but unfortunately, for another subset of those people, they suffered pretty severe heart side effects, and for a subset of those people, the side effects were so severe, the cardiac side effects, that they were fatal. But imagine a different scenario, where we could have had an array, a genetically diverse array, of cardiac cells, and we could have actually tested that drug, Vioxx, in petri dishes, and figured out, well, okay, people with this genetic type are going to have cardiac side effects, people with these genetic subgroups or genetic shoes sizes, about 25,000 of them, are not going to have any problems. The people for whom it was a lifesaver could have still taken their medicine. The people for whom it was a disaster, or fatal, would never have been given it, and you can imagine a very different outcome for the company, who had to withdraw the drug.

 

So that is terrific, and we thought, all right, as we're trying to solve this problem, clearly we have to think about genetics, we have to think about human testing, but there's a fundamental problem, because right now, stem cell lines, as extraordinary as they are, and lines are just groups of cells, they are made by hand, one at a time, and it takes a couple of months. This is not scalable, and also when you do things by hand, even in the best laboratories, you have variations in techniques, and you need to know, if you're making a drug, that the Aspirin you're going to take out of the bottle on Monday is the same as the Aspirin that's going to come out of the bottle on Wednesday. So we looked at this, and we thought, okay, artisanal is wonderful in, you know, your clothing and your bread and crafts, but artisanal really isn't going to work in stem cells, so we have to deal with this.

 

But even with that, there still was another big hurdle, and that actually brings us back to the mapping of the human genome, because we're all different. We know from the sequencing of the human genome that it's shown us all of the A's, C's, G's and T's that make up our genetic code, but that code, by itself, our DNA, is like looking at the ones and zeroes of the computer code without having a computer that can read it. It's like having an app without having a smartphone. We needed to have a way of bringing the biology to that incredible data, and the way to do that was to find a stand-in, a biological stand-in, that could contain all of the genetic information, but have it be arrayed in such a way as it could be read together and actually create this incredible avatar. We need to have stem cells from all the genetic sub-types that represent who we are.

 

So this is what we've built. It's an automated robotic technology. It has the capacity to produce thousands and thousands of stem cell lines. It's genetically arrayed. It has massively parallel processing capability, and it's going to change the way drugs are discovered, we hope, and I think eventually what's going to happen is that we're going to want to re-screen drugs, on arrays like this, that already exist, all of the drugs that currently exist, and in the future, you're going to be taking drugs and treatments that have been tested for side effects on all of the relevant cells, on brain cells and heart cells and liver cells.

 

It really has brought us to the threshold of personalized medicine. It's here now, and in our family, my son has type 1 diabetes, which is still an incurable disease, and I lost my parents to heart disease and cancer, but I think that my story probably sounds familiar to you, because probably a version of it is your story. At some point in our lives, all of us, or people we care about, become patients, and that's why I think that stem cell research is incredibly important for all of us. Thank you.

 

 

<줄기세포를 이용한 연구의 약속> 주제 테드 강의 번역

배아줄기세포는 정말 놀라운 세포입니다. 그것들은 우리 몸의 자체적인 수리 도구이고, 만능성이며, 우리 몸의 모든 세포로 변형될 수 있다는 것을 의미합니다. 곧, 우리는 실제로 줄기세포를 손상되거나 병든 세포를 대체할 수 있게 될 것입니다.

 

하지만 그건 제가 여러분에게 말하고 싶은 것이 아닙니다. 왜냐하면 지금 우리가 줄기세포로 하고 있는 정말 놀라운 일들이 우리가 질병에 걸린 이유를 이해하고 심지어 약을 개발하는 우리의 능력을 완전히 바꾸고 있기 때문입니다. 저는 줄기 세포 연구가 우리 아이들이 알츠하이머, 당뇨병, 그리고 다른 주요 질병들을 오늘날 우리가 소아마비를 예방 가능한 질병으로 바라보는 시각으로 바라볼 수 있게 해 줄 것이라고 믿습니다.

 

이 놀라운 분야는 인류에게 엄청난 희망을 가지고 있습니다. 하지만 35년 전에 체외수정처럼, 루이스라는 건강한 아기가 태어나기 전까지, 이 분야는 정치와 재정적으로 포위되어 있었습니다. 중요한 연구가 지원 대신 도전을 받고 있는데, 우리는 이 작업을 방해받지 않고 진행할 수 있는 사설 안전지대의 연구소가 정말 필수적이라는 것을 알게 되었습니다. 그래서 2005년에, 우리는 뉴욕 줄기세포 재단 연구소를 설립했습니다. 그래서 우리는 이 일을 할 수 있고 지원할 수 있는 작은 조직을 갖게 되었습니다.

 

우리가 매우 빠르게 본 것은 의학 연구뿐만 아니라 약과 치료법을 개발하는 세계입니다. 여러분이 예상하시듯, 큰 조직들이 지배하고 있습니다. 하지만 새로운 분야에서는 때때로 큰 조직들이 그들 자신의 방식에서 벗어나는데 어려움을 겪고, 때로는 적절한 질문을 하지 못하고, 엄청난 격차가 있습니다. 한편으로는 학술적 연구와 제약회사와 바이오텍사이의 규모가 커지고 있습니다. 우리의 모든 약과 많은 치료법을 제공하는데 책임이 있습니다. 그래서 우리는 치료와 치료를 가속화하기 위해 새로운 기술과 새로운 연구 모델로 이 문제를 해결해야 한다는 것을 알고 있었습니다. 그 틈을 메우지 않으면 지금의 우리가 있는 곳이니까 그리고 그것이 제가 집중하고 싶은 것입니다. 우리는 지난 몇 년 동안 이것에 대해 숙고해왔습니다. 우리가 해야 할 다른 일들의 목록을 만들면서요. 그래서 우리는 새로운 기술을 개발했습니다. 소프트웨어와 하드웨어라는 새로운 기술을 개발했습니다. 그것은 실제로 수천 개의 유전적으로 다양한 줄기세포주를 만들어 낼 수 있는 것입니다. 근본적으로 아바타(Avatar)를 말이죠. 우리는 이것이 인간 게놈의 모든 염기서열의 잠재력과 가능성을 실현시킬 수 있다고 생각하기 때문에 이렇게 했습니다. 하지만 그렇게 함으로써 동물세포가 아닌 인간 세포가 있는 접시에 임상실험을 할 수 있게 되어 훨씬 더 효과적이고, 훨씬 안전하고, 더 안전한 약물과 치료법을 만들 수 있게 될 것입니다. 훨씬 더 빠르고 훨씬 더 저렴한 비용으로 말이죠.

 

그래서 제가 그 점을 잘 생각해보고 몇 가지 맥락을 알려드리겠습니다. 이것은 매우 새로운 분야입니다. 1998년, 인간 배아 줄기세포가 처음으로 확인되었고, 불과 9년 후, 일본의 과학자들은 피부 세포를 채취하여 매우 강력한 바이러스로 재프로그래밍하여 유도 만능 줄기세포, 즉 우리가 IPS 세포라고 부르는 것을 만들 수 있었습니다. 이것은 정말 놀라운 발전이었습니다. 왜냐하면 이 세포들은 여전히 금본위제로 남아있는 인간의 배아줄기세포가 아니기 때문입니다. 하지만 질병을 모델링하고 잠재적으로 약물 발견을 위해 사용하기에 훌륭합니다.

 

몇 달 후, 2008년에 우리 과학자 중 한 명이 그 연구를 기반으로 했습니다. 그는 이번에는 ALS, 혹은 영국에서 운동 뉴런 질환이라고 부르는 질병을 가진 사람들에게서 피부 생체검사를 받았습니다. 그는 그것들을 제가 방금 말씀드린 IPS 세포로 바꿔놓았고, 그 IPS 세포들을 실제로 질병에서 죽어가는 운동 뉴런으로 바꾸었습니다. 그래서 기본적으로 그가 한 일은 건강한 세포를 가지고 그것을 아픈 세포로 바꾸는 것이었습니다. 그리고 그는 계속해서 접시에 병을 재점검했습니다. 이것은 매우 특별한 일이었습니다. 왜냐하면 살아있는 인간 세포에서 살아있는 환자의 병에 대한 모델을 처음으로 가지고 있었기 때문입니다. 그리고 질병이 전개되는 것을 지켜보면서, 그는 실제로 운동 뉴런이 질병 속에서 죽어가는 것을 발견 할 수 있었습니다. 이전에 이 분야가 생각했던 것과는 다른 방식으로 말이죠. 실제로 독소를 내보내고 이 운동 뉴런들의 죽음에 기여하는 또 다른 종류의 세포가 있었습니다. 인간 모델을 갖기 전까지는 볼 수 없었습니다.

 

그러니까 인간 줄기세포 모델을 가지고 있지 않은 채 질병의 원인을 이해하려고 애쓰는 연구원들이 블랙박스나 비행 기록 장치 없이 비행기 추락에서 무엇이 잘못됐는지 알아내는 것과 비슷하다고 할 수 있습니다. 그들은 무엇이 잘못됐는지에 대해 가설을 세울 수 있었지만, 무엇이 끔찍한 사건들로 이어졌는지 알 방법이 없었습니다.

 

줄기 세포는 정말로 우리에게 질병의 블랙박스를 주었고, 이것은 전례가 없는 창입니다. 정말 놀랍습니다. 왜냐하면 접시에 많은 질병들을 반복할 수 있기 때문입니다. 환자에게 증상이 나타나기 전에 세포 대화에서 무엇이 잘못되기 시작하는지 알 수 있습니다. 그리고 이것은 인간의 세포를 사용하여 약물을 검사하는 능력을 열어줍니다. 가까운 시일 내에 일상적인 것이 되기를 바랍니다.

 

지금 당장은 마약 검사 방식이 상당히 문제가 되고 있습니다. 성공적인 약을 시장에 내놓기 위해서는 평균적으로 13년이 걸립니다. 즉, 한 개의 약품이죠. 40억 달러의 매몰 비용이 소요됩니다. 그리고 그 과정에서 시작되는 약품들 중 1%만이 실제로 시장에 도달하게 될 것입니다. 이런 숫자들을 가진 다른 사업들은 상상도 못하실 겁니다. 그것은 형편없는 사업 모델입니다. 하지만 이것은 정말로 더 나쁜 사회 모델입니다. 왜냐하면 관련된 것과 우리 모두의 비용 때문입니다. 그래서 지금 우리가 약을 개발하는 방법은 유망한 화합물을 실험하는 것입니다. 우리는 인간의 세포로 질병 모델링을 할 수 없었습니다. 그래서 우리는 쥐 나 다른 생물체의 세포, 또는 우리가 조작하는 세포에서 그것들을 실험해 왔습니다. 하지만 그것들은 우리가 실제로 치료하려고 하는 질병의 특징을 가지고 있지 않습니다. 아시다시피, 우리는 쥐가 아닙니다. 그리고 당신은 병에 걸린 사람에게 가서 뇌세포나 심장세포를 몇 개 꺼내서 실험실에서 유망한 약물을 시험하기 위해 빈둥거리기 시작할 수 없습니다. 하지만 인간 줄기 세포로 할 수 있는 것은 실제로 아바타를 만드는 것입니다. 그리고 살아있는 운동 뉴런이든, 심장 세포든, 간세포든, 다른 종류의 세포이든 간에 세포를 만들 수 있습니다. 그리고 여러분이 영향을 미치려고 하는 실제 세포에 약물이나 유망한 화합물을 실험할 수 있습니다. 그리고 이것은 완전히 예전 것입니다. 여러분은 분석 개발과 테스트의 초기 단계에 대해 알게 될 것입니다. 약을 시장에 내놓을 때까지 13년을 기다리지 않아도 됩니다. 하지만 실제로 효과가 없거나 더 나쁜 것은 사람들에게 해를 끼치지 않는다는 것을 알게 됩니다.

 

하지만 소수의 사람들 또는 소수의 사람들의 세포를 보는 것만으로는 충분하지 않습니다. 왜냐하면 우리는 뒤로 물러나야 하기 때문입니다. 우리는 큰 그림을 봐야 합니다. 이 방을 둘러보세요. 우리는 모두 다르고, 제가 알츠하이머나 파킨슨병에 걸렸을지도 모르는 질병은 아마 여러분 중 한 명이 그 병에 걸렸을 때와 다르게 저에게 영향을 미칠 것입니다. 그리고 만약 우리 둘 다 파킨슨병에 걸렸을 때, 그리고 같은 약을 복용했을 때, 우리는 다른 유전자 구성을 가졌을 것이고, 아마 다른 결과를 얻었을 것입니다.제게 효과가 있었던 약은 사실 여러분에게 효과가 없었습니다. 그리고 마찬가지로 여러분에게 해로운 약은 저에게 안전할 수도 있습니다. 그리고 아시다시피, 이것은 완전히 명백해 보이지만, 안타깝게도 제약업계가 약을 개발하는 방식은 아닙니다. 왜냐하면, 지금까지 그 약은 도구가 없었기 때문입니다.

 

그래서 우리는 이 모든 것에 적합한 모델에서 벗어나야 합니다. 우리가 약을 개발하는 방법은 본질적으로 신발가게에 들어가는 것과 같습니다. 아무도 당신의 사이즈가 얼마인지, 춤을 추는지 하이킹을 가는지 묻지 않습니다. 그들은 그냥 이렇게 말합니다. "음, 발이 있네요. 여기 신발이 있어요." 신발에는 효과가 없고, 우리 몸은 발보다 몇 배나 더 복잡합니다. 그래서 우리는 정말로 이것을 바꿔야 합니다.

 

지난 10년 동안 이런 슬픈 사례가 있었습니다. 예가 있었습니다. 훌륭한 약물이 있습니다. 그리고 실제로 약물의 종류는 Vioxx였습니다. 그리고 심각한 관절염 통증을 겪고 있는 사람들에게는 그 약이 절대적인 생명의 은인이었지만, 불행하게도, 그 사람들 중 일부에게는 꽤 심각한 심장 부작용을 겪었고, 그 사람들 중 일부에게는 부작용이 있었습니다. 심장 부작용이 너무 심해서 치명적이었어요 하지만 다른 시나리오를 상상해보세요. 우리가 유전적으로 다양한 심장세포 배열을 가지고 있고, 실제로 페트리 접시에 Vioxx라는 약물을 실험할 수 있었고, 이런 유전자 유형을 가진 사람들은 심장 부작용을 일으킬 수 있었습니다. 이런 유전자 하위 그룹이나 유전자 신발 크기를 가진 사람들 말입니다. 그중 2만 5천 명은 아무 문제가 없을 겁니다. 생명을 구해준 사람들은 여전히 약을 먹을 수 있었습니다. 재앙, 혹은 치명적이었던 사람들은 절대 받지 않았을 것이고, 약을 회수해야 했던 회사로서는 전혀 다른 결과를 상상할 수 있을 것입니다.

 

정말 대단합니다. 우리는 이 문제를 해결하기 위해 분명히 유전학에 대해 생각해야 한다고 생각했습니다. 인간 실험에 대해서도 생각해야 합니다. 하지만 근본적인 문제가 있습니다. 왜냐하면, 지금 줄기세포주들은 매우 특별하기 때문입니다. 그리고 세포주들은 단지 손으로, 한번에 하나씩 만들어지기 때문입니다. 몇 달 됐어요

 

이것은 확장성이 없습니다. 또한 수작업으로, 심지어 가장 좋은 실험실에서도 다양한 기술을 가지고 있습니다. 만약 여러분이 약을 만들 때, 여러분이 월요일에 병에서 꺼낼 아스피린과 수요일에 나올 아스피린이 같다는 것을 알아야 합니다. 그래서 우리는 이것을 보았고, 우리는 장인이라는 것이 옷, 빵, 공예에서 훌륭하다고 생각했습니다. 하지만 장인은 줄기 세포에서 효과가 없을 것입니다. 그래서 우리는 이 문제를 다뤄야 합니다.

 

하지만 그럼에도 불구하고, 여전히 또 다른 큰 장애물이 있습니다. 그리고 그것은 실제로 우리를 인간 게놈의 지도에 데려다 줍니다. 왜냐하면 우리는 모두 다르기 때문입니다. 인간 게놈의 염기서열 분석을 통해 유전 암호를 구성하는 A, C, G, T의 모든 것을 알 수 있습니다. 하지만 그 코드 자체, 우리의 DNA는 읽을 수 있는 컴퓨터가 없어도 컴퓨터 코드의 0과 0을 보는 것과 같습니다. 스마트폰 없이 앱을 하는 것과 같아요. 우리는 그 놀라운 데이터에 생물학을 접목시킬 방법이 필요했습니다. 그 방법은 모든 유전 정보를 담을 수 있는 생물학적 대역을 찾는 것이었습니다. 하지만 그 대역을 함께 읽을 수 있는 방식으로 배열하여 이 놀라운 아바타를 만드는 것이었습니다. 우리는 우리가 누구인지 나타내는 모든 유전적 하위 유형으로부터 줄기세포를 얻어야 합니다.

 

이게 우리가 만든 것입니다. 그것은 자동화된 로봇 기술입니다. 그것은 수천 개의 줄기세포주를 생산할 수 있는 능력을 가지고 있습니다. 유전적으로 배열되어 있어요 이것은 대량으로 병렬 처리 능력을 가지고 있고, 마약이 발견되는 방법을 바꿀 것입니다. 그리고 제 생각에 결국에 일어날 일은 우리가 약물을 다시 검사하는 것입니다. 이미 존재하는 배열에서 말이죠. 그리고 미래에는 약을 복용하고 치료하게 될 것입니다. 뇌세포, 심장세포, 간세포 등 모든 관련 세포에 대한 부작용에 대한 테스트를 마친 NTS입니다.

 

그것은 정말로 우리를 개인 맞춤형 의학으로 이끌었습니다. 지금 여기 있습니다. 그리고 우리 가족 중에, 제 아들은 여전히 불치병인 제 1형 당뇨병을 가지고 있습니다. 그리고 저는 심장병과 암으로 부모님을 잃었습니다. 하지만 제 이야기는 아마 여러분들에게 친숙하게 들릴 것입니다. 왜냐하면 아마 여러분들의 이야기이기 때문입니다. 우리 삶의 어느 순간 우리 모두, 혹은 우리가 아끼는 사람들이 환자가 되고, 그것이 바로 줄기세포 연구가 우리 모두에게 엄청나게 중요하다고 생각하는 이유입니다.

 

감사합니다.