부처연구성과
면역세포의 역습? 감염 악화시키는 고장난 면역세포 규명
- 등록일2020-01-29
- 조회수7250
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성과명
면역세포의 역습? 감염 악화시키는 고장난 면역세포 규명
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연구자명
배외식, 박민영, 김형식
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연구기관
성균관대학교
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사업명
기초연구지원사업(도약연구 및 선도연구센터사업)
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지원기관
과학기술정보통신부
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보도자료발간일
2020-01-23
- 원문링크
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키워드
#면역세포 #감염 #백혈구
- 첨부파일
국제엠바고 20200123 목 새벽 4시 면역세포의 역습 감염 악화시키...
핵심내용
면역세포의 역습? 감염 악화시키는 고장난 면역세포 규명
-감염생쥐에서 세균 물리칠 활성산소 분비기능이 마비된 면역세포 관찰-
□ 우리 몸을 돌아다니다 세균을 만나면 독성물질을 분비하는 정찰대 역할을 하는 백혈구의 일종인 과립구(granulocyte),
○ 골수의 조혈줄기세포에서 분화되는 과립구는 감염대항 능력에 큰 영향을 미치는데, 면역세포로 분화되었음에도 여전히 조혈모세포의 표지를 지닌 고장난 면역세포가 보고되었다.
□ 한국연구재단(이사장 노정혜)은 배외식 교수(성균관대학교) 연구팀이 황색포도상구균에 감염된 생쥐모델의 감염을 악화시켜 치사율(lethality)에 영향을 미치는 새로운 면역세포를 발견했다고 밝혔다.
□ 세균은 인류 건강을 위협하는 대표적인 감염균으로, 특히 면역이 떨어진 상태에서의 감염은 패혈증을 통해 심각한 장기손상이나 사망으로 이어질 수 있다.
* 패혈증(sepsis) : 미생물에 감염에 대한 비정상적인 반응으로 발열, 빠른 맥박, 호흡수 증가, 백혈구 수 변동 등의 전신에 걸친 염증반응이 나타나는 상태
○ 패혈증은 주로 과다한 염증반응에서 시작하여 면역기능 마비가 뒤따르는 것으로 알려져 있지만 아직 이 복잡한 과정을 매개하는 세포의 존재에 대해서는 잘 알려지지 않았다.
□ 연구진은 황색포도상구균에 감염된 생쥐모델에서 세균 감염부위에 모여든 호중구*에서 분비하는 당단백질(인터페론 감마)이 자극제가 되어 새로운 종류의 면역세포가 생성되는 것을 알아냈다.
* 호중구(neutrophil) : 감염부위에 빠르게 모여들어 세균 등 이물질을 백혈구 내로 소화시키는 선천성 면역세포
○ 새로운 종류의 면역세포는 분화가 끝난 면역세포임에도 분화되지 않은 조혈모세포처럼 표면에 줄기세포항원(Stem cell antigen-1)을 가지고 있는 것이 특징이다.
□ 나아가 이 면역세포가 염증유발물질은 과도하게 분비하는 데 반해, 강력한 산화작용으로 세균을 퇴치할 활성산소는 제대로 분비하지 못하는 것을 알아냈다.
○ 실제 이 세포 표면의 줄기세포항원에 대한 항체를 투여, 이 면역세포를 제거한 경우 감염생쥐의 조직 손상과 치사율(lethality)이 현저히 감소하는 반면
○ 감염된 생쥐에 이 면역세포를 이식한 경우 조직손상과 치사율(lethality)이 증가했다.
□ 정상적인 과립구에서의 주화성 세포이동*과 활성산소 발생 등의 기능이 마비된 이 면역세포를 표적으로 하는 감염 치료제 또는 감염 예후마커 연구의 단초가 될 것으로 기대된다.
* 주화성 세포이동 : 특정 케모카인을 인지하고 그 방향으로 이동하는 특성. 혈액세포들이 감염부위로 모여드는 현상 등이 이 같은 특성에서 비롯된다.
□ 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구지원사업(도약연구 및 선도연구센터사업)의 지원으로 수행된 이 연구의 성과는 국제학술지‘사이언스 어드밴시즈(Science Advances)’에 1월 23일 게재되었다.
상세내용
연 구 결 과 개 요
논문명 : Novel CD11b+Gr-1+Sca-1+ myeloid cells drive mortality in bacterial infection
주저자 : 배외식 교수(교신저자/성균관대학교), 박민영 석박통합 과정(제1저자/성균관대학교), 김형식 석박통합 과정(제1저자/성균관대학교)
1. 연구의 필요성
○ 생체에 침입한 박테리아, 곰팡이 및 바이러스 등의 병원균에 의해 유도되는 감염성 염증반응은 염증성 사이토카인을 포함한 염증 매개 물질의 과도한 분비로 인해 전신적인 염증반응을 유발할 수 있다.
○ 나아가 조직 및 장기 손상, 백혈구 기능 상실 등으로 감염균에 대한 방어능력이 마비되는 심각한 급성 감염성 염증질환(패혈증)을 초래할 수 있다.
○ 인류를 위협하는 사스, 에볼라 및 메르스에 의한 사망도 결국에는 감염성 염증반응에 의한 것으로 감염성 염증반응에 대한 연구와 치료법 개발이 절실히 필요하다.
○ 감염균 침입 시 가장 먼저 감염부위로 이동하여 면역반응을 개시하는 골수성 세포들의 이형성*이나 아형** 구분 및 이들에 의한 면역조절에 대한 연구는 거의 이뤄져 있지 않은 초기단계이다.
* 이형성 : 특성이나 기능이 서로 다른 것
** 아형 : 특징, 특성 등에 의해 구분되는 서로 다른 형태의 그룹
○ 이에 연구진은 생체 내에 줄기세포 항원(Stem cell antigen-1)의 발현에 따른 골수성 면역세포의 아형이 존재하며 이들의 생리/면역학적 기능이 다를 수 있다는 가정 하에 이들 골수성 면역세포 아형의 특성 연구 및 감염성 염증질환에서의 기능을 연구하고자 하였다.
2. 연구내용
○ 다양한 감염 생쥐모델을 통해 황색포도상구균 등에 감염될 경우 조혈모 세포의 마커인 줄기세포항원(Stem cell antigen-1)을 발현하는 새로운 면역세포가 생성되는 것을 확인하였다.
○ 연구진은 세균이 감염된 부위로 이동해 온 호중구가 분비하는 인터 페론에 의해 줄기세포 항원을 발현하는 새로운 면역세포가 만들어진다는 것을 밝혔다.
○ 혈구전구세포로부터 분화가 완료되었음에도 불구하고 여전히 조혈모 세포의 표지를 가지고 있는 이 면역세포는 면역기능이 마비된 것으로 나타났다. 정상적인 면역세포에서 나타나는 케모카인을 인지하여 이동하는 주화성 세포이동과, 방어기전의 일종인 활성산소 발생능력과 세포 내 탈과립 활성이 거의 일어나지 않았다.
○ 하지만 새로운 면역세포에서 생체 내 전반적 염증반응에 중요한 염증성 사이토카인과 케모카인의 농도가 아주 높은 것으로 나타났다.
○ 항체를 통해 줄기세포 항원을 발현하는 면역세포를 제거한 경우 세균 감염에 의한 사망이 줄어드는 것을 확인하였다.
○ 줄기세포 항원을 발현하는 이 면역세포를 실제 세균 감염동물모델에 이식한 경우 생체 내의 조직 손상이 유도되었고 치사율 역시 높아졌음을 확인하였다.
3. 연구성과/기대효과
○ 세균 감염 치료제 개발에 필요한 표적으로 새로운 면역세포를 이용할 수 있을 것으로 기대된다. 아울러, 세균 감염질환의 진단 및 환자의 예후 예측 마커 개발 개발에 응용할 수 있을 것으로 기대된다.
★ 연구 이야기 ★
□ 연구를 시작한 계기나 배경은?
골수성 면역세포가 세균 감염 및 염증 상황에서 1차적으로 중요한 역할을 함에도 불구하고, 후천 면역세포에 비해서 아형연구가 부족한 편이었다. 그래서 세균 감염환경에서 새롭게 형성되는 면역세포를 규명하기 위해 여러 가지 모델에서 다양한 마커와 함께 살펴보게 되었다.
* 아형연구 : 세포의 특징이나 기능적 차이로 면역 세포를 분류시키는 연구
□ 이번 성과, 무엇이 다른가?
기존에 발견되지 않았던 유형의 새로운 면역세포를 발견하였다는 점에서 흥미로운 성과라고 생각한다. 세균에 의한 패혈증은 여전히 심각한 염증반응으로 간주되는데, 그 기작에 깊이 관련된 새로운 면역세포를 발견하여 세균 감염반응에 새로운 시각으로 접근할 수 있게 되었다.
□ 실용화된다면 어떻게 활용될 수 있나? 실용화를 위한 과제는?
세균 감염상황에서 사이토카인 과다 생성으로 조직 손상을 유도하는 새로운 유형의 면역세포를 발견하였기 때문에, 이 세포를 표적으로 하는 패혈증 치료제 개발의 실마리가 될 것으로 기대된다. 이를 위해서는 패혈증 환자의 혈액 내에서도 이런 세포가 관찰되고 같은 기능을 하는지에 대한 추가적인 연구가 필요하다.
* 사이토카인 : 면역세포로부터 분비되는 단백질 면역조절제
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