So I'm a neurosurgeon. And like most of my colleagues, I have to deal, every day, with human tragedies. I realize how your life can change from one second to the other after a major stroke or after a car accident. And what is very frustrating for us neurosurgeons is to realize that unlike other organs of the body, the brain has very little ability for self-repair. And after a major injury of your central nervous system, the patients often remain with a severe handicap. And that's probably the reason why I've chosen to be a functional neurosurgeon.
저는 신경외과 의사입니다. 대부분의 제 동료들과 마찬가지로 저는 매일 인간들의 비극들과 마주하게 됩니다. 이 일을 하면서 저는 일초의 차이가 삶을 바꿀 수 있다는 걸 깨달았습니다. 심각한 뇌졸중이나 교통사고를 겪은 후에 말이죠. 외과의사로써 저희들을 굉장히 좌절시키는 건 몸의 다른 기관들과는 달리 뇌는 스스로 회복하는 능력이 매우 적다는 데에 있습니다. 중추신경계가 심각한 손상을 입으면 그 후 환자들은 흔히 극심한 장애를 가지고 살아가게 됩니다. 그리고 바로 이것 때문에 저는 신경기능 외과의사가 되기로 결정했습니다.
What is a functional neurosurgeon? It's a doctor who is trying to improve a neurological function through different surgical strategies. You've certainly heard of one of the famous ones called deep brain stimulation, where you implant an electrode in the depths of the brain in order to modulate a circuit of neurons to improve a neurological function. It's really an amazing technology in that it has improved the destiny of patients with Parkinson's disease, with severe tremor, with severe pain. However, neuromodulation does not mean neuro-repair. And the dream of functional neurosurgeons is to repair the brain. I think that we are approaching this dream.
신경기능 외과의사는 무엇일까요? 이는 신경기능의 향상을 위해 다양한 수술방법을 이용하는 의사를 의미합니다. 가장 유명한 방법 중의 하나인 '뇌심부 자극'을 들어보셨을 겁니다. 뇌의 깊은 곳에 전극을 심어서 신경세포 회로를 조절하여 신경 기능을 촉진시키는 치료방법입니다. 참으로 놀라운 기술이죠. 심한 떨림과 고통을 받고 있는 많은 파킨슨병 환자들을 돕고 있습니다. 하지만 신경조절술은 신경세포를 고치지 못합니다. 그래서 신경외과의사들의 꿈은 뇌 자체를 회복시키는 것입니다. 그리고 저는 우리가 이 꿈에 다가가고 있다고 생각합니다.
And I would like to show you that we are very close to this. And that with a little bit of help, the brain is able to help itself.
즉 이 꿈에 매우 근접했다고 말씀드리고 싶습니다. 약간의 도움만 있으면 뇌는 스스로 도울 수 있습니다.
So the story started 15 years ago. At that time, I was a chief resident working days and nights in the emergency room. I often had to take care of patients with head trauma. You have to imagine that when a patient comes in with a severe head trauma, his brain is swelling and he's increasing his intracranial pressure. And in order to save his life, you have to decrease this intracranial pressure. And to do that, you sometimes have to remove a piece of swollen brain. So instead of throwing away these pieces of swollen brain, we decided with Jean-François Brunet, who is a colleague of mine, a biologist, to study them.
이야기는 15년전에 시작되었습니다. 제가 레지던트 생활을 하면서 밤낮을 응급 환자실에서 일하고 있을 때였습니다. 머리에 외상을 입고 온 환자들을 치료해야했죠. 생각해보십시오. 머리에 외상을 입은 사람들은 대부분 뇌가 붓고 두개골 내의 압력이 증가합니다. 그러한 사람의 목숨을 건질려면 두개골 내의 압력을 줄여야 하지요. 압력을 줄일려면 가끔 부은 뇌의 일부를 제거해야 합니다. 그리고 저는 잘라낸 부분들을 버리는 대신에 저의 동료이자 생물학자인 쟝-프랑소아 브루넷과 함께 연구를 시작하기로 결정했죠.
What do I mean by that? We wanted to grow cells from these pieces of tissue. It's not an easy task. Growing cells from a piece of tissue is a bit the same as growing very small children out from their family. So you need to find the right nutrients, the warmth, the humidity and all the nice environments to make them thrive. So that's exactly what we had to do with these cells. And after many attempts, Jean-François did it. And that's what he saw under his microscope.
좀더 상세히 말해보면 이 조직에서 새로운 세포를 길러내고 싶었습니다. 그건 쉬운 일이 아닙니다. 한 조직으로부터 세포들을 길러내는 것은 가족이 아주 조그만 아이를 키우는 것과 같다고 보시면 됩니다. 올바른 영양분을 찾아야 되고 온도나, 습도와 같이 자라는데 필요한 환경을 조성시켜야 합니다. 이 세포들을 기르기 위해 그렇게 했죠. 그리고 많은 시도끝에 쟝-프랑소아가 해냈습니다. 그리고 이 사진은 그가 현미경을 통해 본 것입니다.
And that was, for us, a major surprise. Why? Because this looks exactly the same as a stem cell culture, with large green cells surrounding small, immature cells. And you may remember from biology class that stem cells are immature cells, able to turn into any type of cell of the body. The adult brain has stem cells, but they're very rare and they're located in deep and small niches in the depths of the brain. So it was surprising to get this kind of stem cell culture from the superficial part of swollen brain we had in the operating theater.
우리한테는 아주 놀라운 일이었어요. 왜냐고요? 이 사진에서 나오는 세포들의 모습이 줄기세포와 똑같이 생겼기 때문이죠. 큰 녹색세포들이 미성숙된 작은 세포들을 감싸 안은 그 모습이 너무나 비슷했죠. 여러분께서 어렸을 적 생물시간에 배웠듯이 줄기세포는 미성숙 세포이고 몸에서 어떤 세포로도 성숙할 수 있습니다. 성인의 뇌에는 줄기세포가 있지만 매우 드물고 깊고 작은 뇌 속 틈새에 자리해 있습니다. 그래서 뇌에서 줄기 세포조직을 얻어낸 것이 너무나 신기했습니다. 수술실에서 부은 뇌를 잘라낸 조직에서 가져온 샘플인데도 말이죠.
And there was another intriguing observation: Regular stem cells are very active cells -- cells that divide, divide, divide very quickly. And they never die, they're immortal cells. But these cells behave differently. They divide slowly, and after a few weeks of culture, they even died. So we were in front of a strange new cell population that looked like stem cells but behaved differently.
게다가 더 흥미로웠던 발견이 있었습니다. 일반적인 줄기세포는 매우 활발합니다. 매우 빨리 분열하고 죽지 않아서 불멸 세포라고도 하지요. 하지만 이 세포들은 다르게 행동했습니다. 느리게 분열했고 몇 주간의 배양 후에는 죽기도 했습니다. 줄기 세포처럼 보이지만 다르게 행동하는 새롭고 이상한 세포였습니다.
And it took us a long time to understand where they came from. They come from these cells. These blue and red cells are called doublecortin-positive cells. All of you have them in your brain. They represent four percent of your cortical brain cells. They have a very important role during the development stage. When you were fetuses, they helped your brain to fold itself. But why do they stay in your head? This, we don't know. We think that they may participate in brain repair because we find them in higher concentration close to brain lesions. But it's not so sure. But there is one clear thing -- that from these cells, we got our stem cell culture. And we were in front of a potential new source of cells to repair the brain. And we had to prove this.
그 세포들이 어디서 왔는지 알아내기까지는 오랜시간이 걸렸습니다. 이러한 세포들으로부터 나왔습니다. 이 파란색과 빨간색 세포들, 더블코르틴-양성세포들입니다. 여려분의 뇌에도 이 세포가 있습니다. 이 세포들은 대뇌 피질의 4%를 차지합니다. 이 세포들은 뇌의 성장과정에 매우 중요합니다. 여러분이 태아였을때 뇌가 접힐 수 있도록 도와준 세포들입니다. 하지만 왜 계속 뇌 속에 머물러 있는 걸까요? 저희도 모릅니다. 하지만 저희는 뇌의 재생과 관련되어 있다고 봅니다. 왜냐하면 이 세포들은 뇌 손상 부위에 많이 분포해 있기 때문이죠. 정확하지는 않습니다. 하지만 하나 확실한 것은 이 세포들로부터 줄기세포 조직을 찾았다는 점입니다. 뇌를 재생할 잠재력을 지닌 세포들이라 생각을 했고 이것을 입증해야 했습니다.
So to prove it, we decided to design an experimental paradigm. The idea was to biopsy a piece of brain in a non-eloquent area of the brain, and then to culture the cells exactly the way Jean-François did it in his lab. And then label them, to put color in them in order to be able to track them in the brain. And the last step was to re-implant them in the same individual. We call these autologous grafts -- autografts.
그것을 입증하기 위해 실험을 통한 예시를 준비했습니다. 실험의 내용은 이랬습니다. 기능적이지 않은 뇌의 한 부분을 조직검사로 떼어냈고 떼어낸 세포들을 배양했습니다. 쟝-프랑소아가 한 방법과 동일하죠. 나중에 뇌에서 그 세포들을 찾도록 염색을 하여 표시합니다. 마지막 과정은 그 세포들을 본래 실험체에다가 재이식하는 거죠. 우리는 이 방법을 자가이식이라고 부릅니다.
So the first question we had, "What will happen if we re-implant these cells in a normal brain, and what will happen if we re-implant the same cells in a lesioned brain?" Thanks to the help of professor Eric Rouiller, we worked with monkeys.
저희가 처음 가졌던 의문점은 "이 세포들을 정상 뇌에 재이식하면 어떤 일이 있을까?"와 "이 세포들을 손상된 뇌에 재이식하면 어떨까?" 였습니다. 그리고 저희는 에릭 호이예 교수님의 도움으로 원숭이로 실험을 했습니다.
So in the first-case scenario, we re-implanted the cells in the normal brain and what we saw is that they completely disappeared after a few weeks, as if they were taken from the brain, they go back home, the space is already busy, they are not needed there, so they disappear.
첫번째 시나리오에서는 즉, 정상적인 뇌에 이식을 했을 때는 그 세포들이 몇주 후에 완전히 없어지는 걸 볼 수 있었습니다. 마치 뇌에서 흡수한 느낌 다시 뇌로 돌아간 느낌을 주었습니다. 뇌는 이미 바빴고 그 세포들이 필요가 없었기 때문에 사라진 것입니다.
In the second-case scenario, we performed the lesion, we re-implanted exactly the same cells, and in this case, the cells remained -- and they became mature neurons. And that's the image of what we could observe under the microscope. Those are the cells that were re-implanted. And the proof they carry, these little spots, those are the cells that we've labeled in vitro, when they were in culture.
두번째 시나리오에서는 저희는 손상된 뇌에 같은 세포를 이식했습니다. 이번에는 세포들이 남아 있었고 성숙한 신경세포로 변했습니다. 현미경으로 관찰한 이미지를 보십시오. 이식된 세포들이 뉴런으로 성숙한 모습입니다. 사진을 보시면 이 작은 점들이 보이시죠? 그 점들이 저희가 실험 때 염색한 세포들입니다.
But we could not stop here, of course. Do these cells also help a monkey to recover after a lesion? So for that, we trained monkeys to perform a manual dexterity task. They had to retrieve food pellets from a tray. They were very good at it. And when they had reached a plateau of performance, we did a lesion in the motor cortex corresponding to the hand motion. So the monkeys were plegic, they could not move their hand anymore. And exactly the same as humans would do, they spontaneously recovered to a certain extent, exactly the same as after a stroke. Patients are completely plegic, and then they try to recover due to a brain plasticity mechanism, they recover to a certain extent, exactly the same for the monkey.
하지만 여기서 멈출 수 없었습니다. 손상을 입은 원숭이가 회복하는데 이 세포가 도움을 줄까요? 그것을 위해 원숭이가 손의 능력을 사용하는 훈련을 시켰습니다. 상자에서 먹이를 꺼내야 했죠. 원숭이들은 아주 잘 해냈죠. 그 후 원숭이들이 그 행동에 익숙해졌을 때 손 움직임을 담당하는 뇌 부분을 손상시켰습니다. 원숭이는 마비가 되어 손을 더 이상 움직일 수 없었습니다. 하지만 사람들이 하는 것처럼 똑같이 원숭이도 어느 정도 자연적으로 회복합니다. 뇌졸중을 겪은 후와 똑같죠. 대체로 환자들은 완전히 마비된 후 뇌의 가소성 구조로 인해 회복을 하려고 노력하고 어느 정도 회복합니다. 원숭이도 마찬가지입니다.
So when we were sure that the monkey had reached his plateau of spontaneous recovery, we implanted his own cells. So on the left side, you see the monkey that has spontaneously recovered. He's at about 40 to 50 percent of his previous performance before the lesion. He's not so accurate, not so quick. And look now when we re-implant the cells: Two months after re-implantation, the same individual.
그래서 저희는 원숭이가 자발적인 회복을 마친 시점에 자가 세포를 이식했습니다. 왼쪽이 자발적인 회복만을 마친 원숭이입니다. 손상을 입기 전 행동의 40 -50 %를 보여줍니다. 정확하지도 않고 그렇게 빠르지도 않죠. 이제 세포를 이식했을 때를 보시죠. 이식한 뒤 2달 후 똑같은 원숭이입니다.
(Applause)
(박수)
It was also very exciting results for us, I tell you. Since that time, we've understood much more about these cells. We know that we can cryopreserve them, we can use them later on. We know that we can apply them in other neuropathological models, like Parkinson's disease, for example. But our dream is still to implant them in humans. And I really hope that I'll be able to show you soon that the human brain is giving us the tools to repair itself.
아주 놀라운 결과였습니다. 그 뒤로 이 세포에 대한 많은 것을 발견했습니다. 그 세포들은 저온 보존할 수 있었고 나중에 사용할 수 있었습니다. 파킨슨 병에 걸린 동물같은 다른 신경병리학 실험에도 적용시킬 수 있었습니다. 하지만 저희들의 꿈은 사람에게 이식하는 것입니다. 사람의 뇌가 스스로 고칠 수 있는 도구를 가지고 있다는 것을 여러분께 곧 보여드리기를 희망합니다.
Thank you.
감사합니다.
(Applause)
(박수)
Bruno Giussani: Jocelyne, this is amazing, and I'm sure that right now, there are several dozen people in the audience, possibly even a majority, who are thinking, "I know somebody who can use this." I do, in any case. And of course the question is, what are the biggest obstacles before you can go into human clinical trials?
BG: 조슬린, 놀랍습니다. 청중 가운데 수십 명이, 어쩌면 대부분이 "이 기술을 이용하면 나아질 사람이 있는데" 라는 생각을 할 것입니다. 저도 그렇구요. 질문은 당연히 사람에 대한 임상실험을 하기 전에 가장 큰 난관은 무엇입니까?
Jocelyne Bloch: The biggest obstacles are regulations. (Laughs) So, from these exciting results, you need to fill out about two kilograms of papers and forms to be able to go through these kind of trials.
JB: 가장 큰 난관은 규제입니다. (웃음) 이런 흥미로운 결과로부터 임상실험을 할 수 있기 위해 2 kg의 서류와 신청서를 작성해야 합니다.
BG: Which is understandable, the brain is delicate, etc.
BG: 이해합니다. 뇌는 섬세하니까요.
JB: Yes, it is, but it takes a long time and a lot of patience and almost a professional team to do it, you know?
JB: 예. 하지만 많은 시간과 많은 인내심을 가져야 하고 전문가 팀도 필요합니다.
BG: If you project yourself -- having done the research and having tried to get permission to start the trials, if you project yourself out in time, how many years before somebody gets into a hospital and this therapy is available?
BG: 만약에 예측을 해본다면 많은 연구를 하고 임상실험을 하기 위한 허가를 받고 그런 것들이 제 시간에 이뤄졌을 때 이런 치료법을 병원에서 받기까지는 몇 년이 걸릴까요?
JB: So, it's very difficult to say. It depends, first, on the approval of the trial. Will the regulation allow us to do it soon? And then, you have to perform this kind of study in a small group of patients. So it takes, already, a long time to select the patients, do the treatment and evaluate if it's useful to do this kind of treatment. And then you have to deploy this to a multicentric trial. You have to really prove first that it's useful before offering this treatment up for everybody.
JB: 말하가 아주 어렵습니다. 먼저 임상실험 허가에 달려있습니다. 곧 할 수 있도록 허가가 날지 의문입니다. 그 다음에는 소수의 환자들을 대상으로 이런 연구를 해야 합니다. 환자를 선택하는데도 오랜 시간이 걸립니다. 치료를 받고 이 치료가 유용했는지 평가해야죠. 그 뒤에는 다발적인 임상 실험을 해야 합니다. 모든 사람에게 이 치료법을 제공하기 전에 효과가 있는지 먼저 증명해야 합니다.
BG: And safe, of course. JB: Of course.
BG: 물론 안전해야겠죠. JB: 당연하죠.
BG: Jocelyne, thank you for coming to TED and sharing this. BG: Thank you.
BG: 조슬린, TED에 와서 공유해줘서 감사합니다. BG: 감사합니다.
(Applause)
(박수)