바이오인

장내 마이크로바이옴이 암, 면역 체계 및 암 면역 치료법에 미치는 영향

< 목 차 >
 

  1. 서론
  2. 암 면역 감시 체계와 암 치료에 대한 반응
  3. 마이크로바이옴과 면역력
  4. 면역 치료에 의한 독성과 반응에 대한 장내 미생물의 역할
    4.1. 장내 미생물과 줄기세포이식
    4.2. 내 미생물과 면역 치료법
  5. 치료 반응을 향상 시키기 위한 장내 미생물 변화
    5.1. 식습관
    5.2. 박테리아 공동체 또는 합성 프로바이오틱스 투여
    5.3. FMT
  6. 결론

요약문

마이크로바이옴(microbiome)은 암을 비롯하여 여러 질병에 영향을 주는 요소로 밝혀짐에 따라 사람들의 주목을 받고 있으며, 이 생물체들은 특히 암 치료에 기여할 요소 중 하나로 점점 더 부각되고 있다. 정밀 의학 시대로 나아가고 있는 현시점에서 마이크로바이옴에 대 한 정보는 필수적이며, 이 생물체들이 면역반응과 암에 미치는 영향에 대한 이해는 이 질병 들을 치료하는데 핵심적인 요소로 작용할 것이다. 따라서 장내 마이크로바이옴에 영향을 주 는 요소와 이들의 구성을 조절함으로써 치료 효과를 증진하는 방법을 발견하는 연구는 매우 중요하다.
 

1. 서론 
 
최근 연구 결과들에 의하면 장내 미생물은 암 치료 목적으로 사용되는 면역 관문 억제 (immune checkpoint blockade)에 대한 반응에 영향을 준다. 이와 같이 암 치료에 대한 마이크로바이 옴의 역할은 현재 지속해서 보고 되고 있다. 마이크로바이옴이 암 치료에 영향을 미치는 기작을 이 해하기 위해 암, 면역요법, 숙주와 항 종양 면역력에 영향을 주는 요소들에 대한 지식이 필요하기에 본 리뷰에서는 이러한 요소들에 대하여 다루었으며, 면역 치료 반응에 의하여 각각의 요소가 서로 어떤 작용을 미치는지에 대하여 논하였다. 마지막 장에서는 장내 마이크로바이옴 구성을 조절하는 방법과 이에 대하여 현재 진행 중인 실험을 소개하였다.
 

2. 암 면역 감시 체계와 암 치료에 대한 반응 
 
면역체계에 이상이 발생하면 암 발생률이 증가하며, 암 치료 효과가 현저히 저하된다. 최근 연구 결과에 의하면 면역 치료에 대한 반응을 특이적으로 조절하기 위해서는 손상되지 않은 전신 면역(systemic immunity)이 필요하다. 수 많은 연구들을 통해 암 치료에 대한 반응에 영향을 주는 요 소들이 발견되었으며, 이 중에서 tumor-centric markers, 암 대사, 면역 작동 세포에 대한 종양 민감 성에 영향을 주는 요소들이 집중적으로 연구되었다. 하지만 이러한 marker 들이 발견된 이후에 새로 운 marker 들이 생성되는 현상이 확인되었으며, 그 결과 치료에 대한 반응에 영향을 주는 요소들이 더욱 다양해졌다. 새로운 marker들이 생성됨에 따라 전체 면역 상태와 암 미세환경(tumor microenvironment)에 영향을 주는 요소들에 대한 연구가 시작되었으며, 그 중 하나가 마이크로바이오타 (microbiota)로 이 생물체가 다양한 종류의 암 치료법에 미치는 영향이 연구자들의 이목을 집중시키 고 있다. 
 
 
3. 마이크로바이옴과 면역력 
 
마이크로바이옴이란 미생물 집단의 전체 게놈을 의미하지만 마이크로바이오타는 미생물 집 단 자체를 의미한다. 우리 몸에는 약 1조 개 이상의 미생물이 서식하고 있으며, 이 생물체들은 사람 이 성장하는 동안 피부와 위장관과 같은 점막 표면에서 숙주와 상호작용한다. 그렇기에 미생물이 사 람에게 미치는 영향이 크다는 사실은 그렇게 놀라운 일이 아니다. 

장내의 마이크로바이오타와 면역체계 사이의 정상적인 상호작용으로 인해 공생균이 체내에 서식할 수 있으며, 음식 항원 및 기회주의적 박테리아가 제거된다. 동물 실험으로부터 확인된 바에 의하면 장내 미생물이 없는 무균(germ-free, GF) 실험 쥐는 점막이 없으며, 면역글로불린 A (imunoglobulin A, IgA)를 비정상적으로 분비하며, 파이어 판(Peyer’s patch)과 장간막림프절(mesenteric lymph nodes, mLNs)의 크기가 작고 기능이 손실되어 있다. 이 결과로부터 마이크로바이오타와 면역 체계 사이에 일어나는 상호작용은 선천성 면역과 후천성 면역 즉, 전체적인 면에서 면역  체계의 형 성에 영향을 준다는 사실을 알 수 있었다.   소화관을 형성하는 점막 세포는 장 상피세포(intestinal epithelial cells, IECs)와 상피내 림프구 (intraepithelial lymphocytes)로 구성되어 있기에 점막세포 내에서 일어나는 장내 미생물과 면역체계 사이의 상호작용은 활발하다. 추가로 IECs 내에는 항균활성물질(anti-microbial peptide)와 점액을 분 비하는 파네트 세포(Paneth cells)와 술잔 세포(Goblet cells)가 있으며, 점막 고유층(lamina propria)에 는 파이어 판과 여러 종류의 면역세포가 존재하기 때문에 위장관점막 연관 림프조직(gut-associated lymphoid tissue)은 국소적 및 전신적으로 영향을 주는 인체의 가장 큰 면역체계이다 (그림 1).  
 

(사진)
그림 1. 마이크로바이옴과 면역체계. *SFM (Segmented filamentous bacteria, 절편섬유상세균); TLR (Toll-like receptor, 톨 유사 수용체); PAMP (Pattern associated molecular pattern)
 

국소 면역은 다양한 요소에 의해 촉진된다. 예를 들어, IEC 표면에 위치한 톨-유사 수용체 (Toll-like receptor, TLR)와 같은 패턴 인식 수용체(Pattern recognition receptors)가 세균의 지질 다당류(lipopolysaccharide)나 플라젤린(flagellin) 같은 pathogen associated molecular patterns (PAMPs) 또는 박테리아의 대사산물(예: 짧은 사슬 지방산, short chain fatty acid, SCFA)을 인식하면 국소 면역은 활성화 된다. IgA의 경우, 주로 박테리아와 상피세포 간의 결합을 방지함으로써 인체 내 감염이 일어나지 않도록 한다.

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