쿠엔 누엔(Quyen Nguyen) : 색이 보이는 수술

전 여러분께 의학에서 가장 큰 환상 중 하나에 대해 말씀드리고 싶습니다 그것은 바로 우리에게 필요한 것은 더 많은 의학적인 발전이고, 이를 통해 우리의 모든 문제는 해결될 수 있다는 생각입니다 우리 사회는 한 명의 발명가가 어느 날 저녁 늦게까지 실험실에서 연구하다가, 엄청난 발견을 하고, 짜잔하면서 하룻밤만에 모든 게 바뀌는 이야기를 낭만적으로 묘사하길 좋아합니다 이게 아주 매력적인 장면이긴 하지만, 절대 사실이 아닙니다 실제로는 오늘날의 의학은 팀 스포츠와 같습니다 그리고 여러 관점에서 항상 그래 왔었고요 전 여러분들께 제가 일을 하면서 어떻게 이를 아주 인상적으로 경험했는 지에 대해 말씀드리고자 합니다

저는 외과의사입니다 그리고 저희 외과의들은 항상 빛과 특별한 관계가 있었습니다 제가 환자의 몸 안에서 수술을 할 때, 거긴 어둡습니다 저희가 뭘 하는 지 보기 위해선 빛을 밝혀야 하죠 이러한 이유 때문에 전통적으로 수술은 아침 일찍부터 시작했습니다 낮시간을 이용하기 위해서였죠 그리고 초기 수술실의 예전 사진들을 보면, 건물의 꼭대기에 위치해 있었습니다 예를 들어, 이 사진은 런던에 있는 서양에서 가장 오래된 수술실인데, 수술실은 성당의 꼭대기에 빛이 들어오는 곳에 위치해 있죠 그리고 이것은 미국에서 가장 유명한 병원들 중 하나의 사진입니다 여긴 보스턴에 있는 Mass General(Massachusetts General Hospital)입니다 수술실이 어디 있는지 아시나요? 여기 건물 맨 윗층에 빛을 들어오게 하는 수많은 창문들로 둘러쌓여 있습니다

오늘날의 수술실에서 저희는 더 이상 햇빛을 쓸 필요는 없습니다. 또 저희가 햇빛이 필요가 없기 때문에, 수술실을 위해 만들어진 아주 특별한 빛이 있죠 저희는 다른 종류의 빛을 이용할 수 있습니다 그 빛 덕분에 저희는 현재 눈으로 볼 수 없는 것을 볼 수 있게 되었죠 제 생각에는 이게 바로 형광 물질의 마법인 것 같습니다

잠깐만 뒤로 돌아가겠습니다 의대에 다닐 때, 저희는 사람의 기관을 이렇게 모든 것이 색칠되어 있는 그림으로부터 배웠습니다 신경은 노란색, 동맥은 붉은색, 정맥은 파란색이었죠 너무 쉬워서 누구나 외과의를 할 수 있을꺼에요, 그렇죠? 그러나 수술대 위에 있는 실제 환자의 동일한 목 절개부는 이렇습니다 다른 구조들의 차이를 말하는 게 쉽지가 않죠 우리는 지난 며칠 동안 우리 사회에서 암이 아주 급박한 문제이며, 매 분 마다 한 명씩 죽지 않는 것이 얼마나 긴급한 요구인지 들었습니다 만약에 암이 조기에 발견돼서 없앨 수 있다면, 즉 수술로 제거할 수 있다면, 전 그게 어떤 유전자를 가지고 있던지, 또 어떤 단백질을 가지고 있는지 신경쓰지 않습니다 이미 유리병 안에 들어있으니까요 수술은 끝났고, 암은 제거되었고, 환자는 치료된거죠

이게 바로 저희가 암을 제거하는 방법입니다 저희는 저희가 배운 것, 암 그 자체, 느끼는 대로, 암과 다른 구조와의 관계, 그리고 저희의 모든 경험에 근거해서 최선을 다 하고 암은 제거되었다고 말하죠 수술은 잘 되었고, 암을 제거했습니다 이게 바로 수술실에서 환자가 수술대에 있을 때 외과의가 하는 말입니다 하지만 저희는 실제로 암의 모든 부분이 제거되었는 지는 모릅니다 사실 저희는 환자에게서 나온 수술대에서 얻은 샘플을 병리학 실험실에 보내야 합니다 그 와중에도 환자는 수술대에 누워있죠 간호사들, 마취의, 외과의, 그리고 모든 의료진은 대기를 합니다 기다리고, 기다리죠 병리학자는 그 샘플을 가지고 얼리고, 자르고, 하나 하나 현미경으로 관찰을 한 뒤에 수술실로 연락을 넣습니다 아마 한 조각 당 20분 정도 걸립니다 그러니까 3조각의 샘플을 보냈다면, 한 시간 정도 걸린다는 말이죠 그리고 그들은 자주 "있잖아요, A랑 B는 괜찮은데, C에 여전히 암이 남아 있네요 그 부분을 제거해주세요"라고 말합니다 그러면 저희는 다시 그 일을 반복합니다

그 전 과정은 이렇습니다 "네 다 됐습니다 종양은 모두 제거된 것 같습니다" 하지만 저희는 환자가 집으로 간 며칠 뒤 꽤 자주 이런 전화를 받게 됩니다 "정말 유감입니다만 마지막 병리학 검사, 그리고 샘플을 살펴봤는데, 주변 조직이 양성반응을 보이는 곳이 몇 군데 있는 것을 발견했습니다 여전히 환자에게 암이 있는 것 같습니다 이제 여러분들은 환자들에게 그들이 또 다른 수술, 또는 방사선이나 약물치료가 필요할지도 모른다고 말해야 하는 상황에 처해있습니다 그렇다면, 외과의들이 수술 현장에서 여전히 암이 남아있는지 아닌 지를 말할 수 있다면 더 좋지 않을까요? 제 말은, 저희가 수술을 하는 데 있어서, 여러모로 어둠 속에 있다는 의미입니다

2004년 제가 외과 레지던트일 때, 저는 2008년 노벨 화학상을 수상한 로저 첸(Roger Chen) 박사와 일 할 수 있는 기회를 얻었습니다 로저 박사와 그의 팀은 암을 찾아낼 방법에 대해 연구하고 있었고, 아주 놀라운 분자를 발견했습니다 그들이 만들어 낸 분자는 세 부분으로 이루어져 있습니다 주요 부분은 이 파란색의 polycation인데, 인체에 있는 모든 세포에 아주 잘 달라 붙습니다.

그러니까 이 끈끈한 물질로 이루어진 화합물을 만들어서 암을 가지고 있는 사람의 정맥에 주사하면 모든 것이 빛을 낸다고 생각해 보세요 특별할 건 없죠 특별함이란 없습니다 그래서 그들은 두 가지 요소를 추가했습니다 첫 번째는 스티커 뒷면의 끈적이지 않는 종이와 같은 역할을 하는 다중성 음이온 부분입니다 즉, 그 두 부분이 같이 있으면, 그 분자는 중립적이게 되고 아무것도 달라 붙지 않습니다 그리고 그 두 조각들은 특정한 가위에 의해서만 잘리도록 연결되어 있습니다 예를 들자면 종양이 만들어 내는 프로테아제 효소 같은 것 말이죠 즉 여기서 이 세 분자와 초록색으로 보이는 염료로 가득한 화합물을 만들어서 암환자의 정맥에 주사를 하면, 일반 세포는 절단할 수 없습니다 분자는 그냥 지나쳐서 배출됩니다 하지만 종양이 있다면, 절단이 가능한 바로 그 부분을 자를 수 있는 분자 가위가 있는 것입니다 그리고 이제, 짜잔! 종양이 스스로를 표시하며 빛을 냅니다

그래서 이것은 종양으로 둘러싸여 있는 신경입니다. 종양이 어디 있는지 아시겠나요? 저는 구분할 수 없었습니다. 하지만 이제 형광물질을 사용하면, 이제 초록색으로 보입니다. 보세요, 여기 계신 모든 분들이 이제 암이 어디 있는지 구분할 수 있을 겁니다. 우리는 이제 수술실에서, 실제 현장에서, 분자적 수준에서, 외과의사가 종양이 어디있는지, 어느 정도 작업을 해서 제거해야 하는지, 알 수 있습니다. 형광물질의 또 다른 장점은, 이게 밝을 뿐만 아니라, 실제로 조직을 통과해서 빛을 낼 수 있습니다. 형광물질이 발광하는 빛은 조직을 통과할 수 있지요. 그래서, 만약 종양이 표면에 있지 않더라도, 보실 수 있을 것 입니다.

이 영상을 보시면, 종양은 초록색 입니다. 그리고 종양 바로 위에 정상 근육 조직이 있습니다. 보이시지요? 저는 그 근육을 벗기고 있는 중이고요. 하지만 제가 근육을 절개하기도 전에 그 밑에 있는 종양을 보셨을 것 입니다. 이게 바로 형광물질로 표시된 종양의 장점 입니다. 보시면 아시겠지만, 분자적 수준에서 표시되어 표면에 있지 않거나 시야에서 벗어난 종양도 확인할 수 있습니다. 이것은 전이 림프절(metastatic lymph nodes)에서도 잘 표시됩니다.

감시림프절(Sentinel lymph node) 해부는 우리가 어떻게 유방암을 처치하는지 바꾸었습니다. 여성분을은 과거에 정말 모든 axillary lymph nodes 절개가 필요한 손상이 심한 수술을 받아왔습니다. 하지만 감시림프절(sentinel lymph node)이 처치 프로토콜에 나타났을 때 부터, 외과의는 이제 암을 배수하는 림프절을 찾기만 하면 됩니다. 그리고 만약 그 림프절에 암이 있다면, 환자는 액와부 림프절 절제술(ALND)을 받으면 됩니다. 이게 의미하는 바는 바로 만약 그 림프절에 암이 없다면, 환자는 불필요한 수술을 하지 않게 됩니다.

하지만 감시림프절은, 지도와 같이 어디로 갈지 그 방향을 알려줍니다. 그래서 만약 고속도로에서 운전하다가, 다음 주요소가 어디에 있는지 알고 싶다면, 지도는 다음번 주요소가 어디 있는지 알려줍니다. 하지만 지도는 주요소에 기름이 있는지 없는지는 알려주지 않습니다. 그래서 당신은 잘라내어, 집으로 가져와, 절개하고 안을 보아서 "아 기름이 있구나"라고 말하게 됩니다. 시간은 더 많이 소요되고요. 환자는 아직도 수술대 위에 누워 있는 상태입니다. 마취과 의사와 외과의사는 기다리고 있는 중 이고요. 시간이 소요됩니다.

하지만 우리의 기술로는, 결과를 바로 알 수 있습니다. 여기에는 여러개의 작고 둥그스름한 것들이 있습니다. 이중 일부는 다른 것보다 약간 커 보이는 부어오른 림프절입니다. 감기로 인해 부어오른 림프절은 누구나 가질 수 있지 않습니까? 부어오름이 림프절안에 암이 있다는 의미는 아닙니다. 그래서 우리의 기술로는, 외과의가 즉시 어떤 림프절에 암이 있는지 알 수 있습니다. 너무 깊게 들어가지는 않겠지만, 종양과 전의성 림프절을 형광물질로 표시하는 것 외에도, 우리는 같은 분자를 사용해서 시스템에 가돌리늄(gadolinium)을 태그해서 비침습적으로 진행할 수 있습니다. 환자는 암이 있으며, 절개하기도 전에 림프절에 암이 있는지 알고싶을 것 입니다. MRI를 통해서 확인할 수 있지요.

수술 중에는, 어떤 부분을 자를지가 매우 중요합니다. 하지만 동등하게 중요한 것은 중요한 기능을 하는 것들을 보존하는 것 입니다. 그래서 부주의한 손상을 방지하는 것은 중요합니다. 그리고 제가 말하고 있는 것은 신경입니다. 신경이 손상된다면, 마비를 일으키거나, 고통을 줄 수 있습니다. 전립선암의 경우, 최대 60%의 남성이, 전립선 암 수술 후에, 요실금이나 발기부전이 생길 수 있습니다. 이 문제는 정말 많은 사람에게 해당되는 문제이며-- 하지만 심지어 신경보존 수술에서도 외과의는 부작용 문제를 알고 있으며, 신경을 피하려고 노력합니다.

하지만, 이 신경들은 너무 작아서, 전립선 암의 경우, 실제로 보이는 경우는 드뭅니다. 신경들은 맥관 구조를 따라 알려진 해부학적 구조를 통해 추적됩니다. 우리가 이 정보를 아는 이유는 누군가가 연구하기로 결정했었고, 아직 우리는 신경들이 어디에 있는지 배우는 단계에 있다는 의미입니다. 수술을 하는데, 암을 찾아 절개해야하지만, 암이 어디있는지 모르는 것은 정말 정신나간 것입니다. 우리는 신경을 보존하려 하지만, 어디있는지 볼 수가 없습니다.

그래서 제가 말하기를 신경이 어디있는지 찾을 수 있는 방법이 있다면 정말 좋지 않을까요? 처음에는 많은 지지를 받지 못했습니다. 사람들은 "우리는 지금까지 계속 이렇게 해왔는데, 문제가 있나요? 많은 부작용이 있지 않았습니다."라고 말합니다. 하지만 저는 계속 진행했습니다. 로저(Roger)가 저를 도와줬고요. 그리고 그는 그의 팀원들과 같이 왔습니다. 자 이제, 팀워크가 있습니다. 우리는 끝내 신경을 표시할 수 있는 분자를 발견했습니다. 우리는 분자를 용액으로 만들어, 형광물질로 표시한 뒤, 쥐에 주사하였고, 쥐의 신경은 발광했습니다. 여기 보시면 신경이 어디있는지 알 수 있습니다.

여기서는 쥐의 좌골 신경을 보고 있습니다. 그리고 여기 크고 두툼한 부분을 쉽게 볼 수 있습니다. 하지만 사실, 제가 해부를 하고 있는 부분에 아주 작은 수지상부가 있으며 그 부분을 볼 수 없습니다. 여기에 메두사의 머리 같은 것을 볼 수 있습니다. 우리는 신경을 볼 수 있었는데, 얼굴 표정, 얼굴 움직임, 숨 쉬는 것에 관련된-- 모든 신경을-- 그리고 전립선 근처에 있는 비뇨기 신경을 볼 수 있습니다. 우리는 모든 신경을 볼 수 있었습니다. 두개의 프로브를 같이 넣으면... 여기에 종양이 있습니다. 여러분은 이 종양의 태두리가 어디인지 아시겠나요? 이제 확인 할 수 있으십니다. 종양 근처의 신경은 어떻게 하고요? 보기 쉬운 하얀 부분입니다. 하지만 종양을 관통하는 신경은 어떻게 하고요? 확인할 수 있으십니까? 이제는 그러실 것 입니다.

기본적으로, 우리는 조직을 염색하고 수술을 색깔 분류할 수 있는 방법을 발견했습니다. 이것은 대단한 돌파구 이지요. 저는 이게 수술을 바꿀 것이라고 생각합니다. 우리는 팀의 결과를 미국국립과학아카데미와 네이쳐 바이오테크놀로지에 발표했습니다. 우리는 또한 디스커버 매거진과 이코노미스트에 기사를 실었습니다. 그리고 우리는 수 많은 외과의사에게 보여주었습니다. 그들은 "와!! 저는 이것으로 인해 이득을 얻을 환자가 있습니다. 저는 이게 제 수술결과를 더욱 향상시키고 합병증을 줄여줄 것이라고 생각합니다."라고 말했습니다.

이제 해야할 일은 이 기술을 더 발전시키는 것과 수술실에서 사용할 수 있는 기구의 개발, 수술실에서 형광물질 표시를 뵤여주는 기구의 개발이 필요합니다. 최종 묙표는 바로 임상에 사용하는 것 입니다. 하지만, 우리가 발견한점은 일회용 분자를 개발하는 쉬운 방법이 없다는 점 입니다. 많은 부분의 의료계는 장기간 매일 복용하는 약 처럼 여러차례 복용하는 약에 관심이 있습니다. 우리는 이 기술을 더욱 발전시키는 것에 집중되어 있습니다. 우리는 약물을 추가하고 성장인자를 추가하며, 문제를 일으키는 신경을 제거하며, 주변 조직을 보존하는 약물 개발에 관심 있습니다. 우리는 할 수 있다고 믿으며 연구를 진행하고 있습니다.

마지막으로 생각을 남기고 싶습니다. 성공적인 혁신은 하나의 돌파구가 아닙니다. 전력질주가 아닙니다. 한명의 주자가 있는 이벤트가 아닙니다. 성공적인 혁신은 팀 스포츠이며, 이어달리기 입니다. 하나의 돌파구를 위해 하나의 팀이 필요하며 또 다른 팀은 돌파구를 인정하고 적용하는데 필요합니다. 이것은 장기간 연구 신념과 매일매일 힘겹게 나아가는 것, 교육하고, 설득하며 동의를 받아내는 것에 있습니다. 그리고 이것은 제가 오늘날 의학에 비추고 싶은 빛입니다.

감사합니다.

(박수)