소화기계의 면역 무반응에 관여하는 세포 규명
강창율 교수의 이번 성과는 과학기술부 주관으로 류마티스 연구센터 지원에 의해 이루어진 연구 결과이다. 이 연구 결과는 소화기계의 면역 무반응이 어떻게 생성되는가를 밝힐 수 있는 토대를 마련하였으며, 면역 반응의 시작단계에서 면역 반응이 만들어지느냐 만들어지지 않느냐(면역 무반응)를 결정짓는 수지상 세포를 이해하는 데 많은 정보를 제공할 것으로 기대된다.
외부에서 우리 몸으로 들어오는 물질에 대한 면역계의 반응은 크게 해로운 물질을 제거하기 위해 면역 세포가 공격을 가하는 면역 반응(immune response)과 무해한 물질에 대해 불필요한 면역 반응을 일으키지 않는 면역 무반응(immunological tolerance)으로 나눌 수 있다. 예를 들면 소화기계는 대장균과 같은 공생 박테리아 및 우리가 먹는 음식물과 같은 무해한 것에 대해서는 면역 무반응을 유도하여 공격적 면역 반응을 일으키지 않는다. 반면에 질병을 유도하는 해로운 박테리아 및 바이러스에 대해서는 다양한 면역 반응을 유도함으로써 그것들을 퇴치한다. 주요한 항원 제시 세포인 수지상 세포는 외부 항원에 대한 면역 체계의 대응 방향을 결정하며, 서로 다른 종류의 수지상 세포들이 각각 면역 반응과 면역 무반응을 일으키는 것으로 생각되고 있다.
이번에 발표된 논문의 연구는 장 점막 면역계(5)에서 면역 반응을 일으키지 않게 하는 항원 제시 세포를 분석하는데 초점을 맞추고 있다. 수지상 세포는 항원 제시 세포 중 가장 효율적으로 단백질 항원을 흡수하여 T 세포(6)의 반응성을 조절하는 중요한 세포이다. 수지상 세포의 표면에는 여러 가지 단백질이 있는데, 이 중 CD8α(alpha)(7)와 CD11b라는 단백질이 각각 세포에 있느냐 없느냐에 따라 수지상 세포를 분류할 수 있고, 이들은 각각 고유의 기능을 가지는 것으로 알려져 있었다. 특히 항원 제시라는 수지상 세포의 고유한 기능 측면에서 볼 때, 일반적으로 세포 표면에 CD8α가 있는 수지상 세포는 CD8 T 세포에게, 그리고 세포 표면에 CD11b가 있는 수지상 세포는 CD4 T 세포에게 항원을 제시할 수 있는 능력이 있다고 보고되었다.
본 연구에서 강창율 교수 연구팀은 장 점막계라는 특수한 환경에서 세포 표면에 CD8α는 없고, CD11b가 있는 (CD8α-CD11b+) 수지상 세포가 CD8 T 세포에 항원을 제시하여 면역 무반응을 유도한다는 것을 증명하였다. 이는 CD8a+ 이외의 수지상 세포가 CD8 T 세포의 면역 무반응을 유도할 수 있다는 것을 밝힌 최초의 연구이다. 또한 장 점막 면역 조직을 변형시킨 마우스를 이용하여 소화기계를 통하여 유도되는 전신적인 교차 무반응은 장간막 임파절(mesenteric lymph node)이라는 장 점막 면역계를 통하여 일어난다는 것을 규명하였다. 이번 연구 결과는 수지상 세포의 각 종류의 기능은 획일적이기 보다는 그들이 존재하는 면역계의 특수한 환경에 의해 결정된다는 새로운 개념을 제시하고 있다.
수지상 세포는 최근 면역학 분야에서 가장 주목 받고 있는 연구 분야이다. 이들은 T 세포 반응의 시작 단계에서 방향성을 결정짓는 역할을 담당하기 때문에 이들을 이용하여 면역 무반응을 유도하거나 효율적인 면역 반응을 유도하기 위한 연구들이 활발하게 진행되고 있다. 따라서 각 생체기관 내에서 수지상 세포의 기능을 밝히는 일은 학문적으로 흥미로울 뿐만 아니라 임상 연구에도 많은 정보를 제공할 수 있다. 예를 들면 소화기계의 면역 무반응은 먹는 백신을 개발하는 데 있어서 가장 큰 걸림돌 중의 하나이다. 따라서 이번 연구에서 밝혀진 수지상 세포의 활성화를 조절할 수 있다면, 먹는 백신 개발에 있어서 소화기계의 면역 무반응의 문제점을 극복할 수 있을 것이다. 또한 최근에 개발된 여러 cell targeting 방법을 응용하여 보다 효율적인 소화기계의 면역 무반응, 혹은 새로운 개념의 백신 방법 확립 등을 기대할 수 있을 것이다.
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