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핵심내용

- 미 국립과학원회보(PNAS) 발표,“맞춤형 알레르기 면역치료법 개발 가능성 열어” -

 □ 국내연구진이 알레르기 발생의 원인이 되는 Th2 기억 세포(Th2 memory cell)를 알레르기 억제 기능이 있는 조절 T 세포(regulatory T cell)로 전환하는 신기술 개발에 성공하였다.

 ○ 조절 T 세포는 자가 면역과 과도한 염증을 조절하는 면역 세포로, 이 세포가 결핍된 환자는 전신에 자가 면역 질환이 발병하여 결국 사망하게 되는 면역계의 항상성 유지에 매우 중요한 세포이다.

 ○ 강창율 교수(서울대 약학대)가 주도한 이번 연구는 교육과학기술부 (장관 안병만)와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업 (도약연구), 세계 수준의 연구중심대학(WCU)육성사업 및 우수 연구센터(SRC)사업의 지원을 받아 수행되었고, 연구 결과는 세계적으로 저명한 과학 저널인 “미 국립과학원회보(PNAS, Proceedings of National Academy of Sciences, USA)”에 4월 넷째 주에 게재된다. 

□ 연구팀은 알레르기를 일으키는 항원*인 알러젠(allergen)에 반응성이 있는 Th2 기억 세포를 자체 제작하고, 이 세포가 TGF-beta에 의해 조절 T 세포로 분화되는데 저항성이 있다는 사실을 실험을 통해 처음으로 증명하였으며, 그 원인을 밝혀냈다. 나아가 이 Th2 기억 세포를 면역 억제 기능이 있는 조절 T 세포로 전환할 수 있는 신기술을 개발하였다.

* 항원(抗原, antigen) : 면역 반응을 일으켜 항체를 생산하게끔 만드는 물질로서, 일반적으로 생명체내의 이물질로 간주되는 물질의 총체.

○ Th2 기억 세포에서 생산되는 사이토카인인 IL-4와 Th2의 특이적인 전사인자인 GATA-3 및  mTOR(신호전달물질)가 Th2 기억 세포의 TGF-beta에 의한 조절 T 세포로의 분화를 억제하는 원인이며, 각각의 억제 요인을 제거하고, 비타민 A의 대사체인 all-trans retinoic acid (ATRA)와 함께 TGF-beta를 처리하면, 대부분의 세포가 조절 T 세포로 분화될 수 있다는 사실을 밝혀냈다.

□ 강창율 교수팀은 Th2 기억 세포로부터 생성된 조절 T 세포가 알레르기를 일으키는 Th2 세포 고유의 특성을 잃고, 오히려 이를 억제하는 기능을 획득하여, Th2 기억 세포에 의한 알레르기 증상을 완화시킬 수 있다는 사실을 알레르기성 천식 동물 모델을 이용하여 증명하였다.

 ○ 이는, 조절 T 세포를 이용한 알레르기성 천식 치료에 새로운 가능성을 열게 되었다.

□ 이번 연구는 한 번 분화된 T 세포는 다른 특성의 세포로 분화되지 않는다는 기존 학설과는 달리, T 세포 아형(亞型, subtypes)들이 주위 환경에 따라 유연하게 다른 세포로 분화될 수 있다는 최근의 연구를 강하게 뒷받침하는 결과이다.

□ 강창율 교수는 금번 연구를 통해 알레르기 환자의 혈액에서 분리한 T 세포를 이용하여 간단한 조작으로 다시 환자 본인에게 투여할 수 있는 “맞춤형 알레르기 면역세포 치료법”의 개발 가능성을 열었다” 라고 연구 의의를 밝혔다. 

상세내용

용   어   설   명

 
1. 조절 T 세포 (Regulatory T cell)

  ○ 조절 T 세포란, 넓은 의미에서는 말초에서 면역 반응을 능동적으로 억제할 수 있는 T 세포를 통칭하지만, 일반적으로는 Foxp3라는 전사인자를 발현하며 면역 조절 기능이 있는 CD4 T 세포를 의미한다. 조절 T 세포는 자가 항원에 대한 불필요한 면역 반응을 막고, 감염 등으로 야기되는 과도한 염증 반응을 억제함으로써 조직의 파괴를 억제하는 기능을 한다. 면역계의 항상성을 유지하는데 조절 T 세포의 중요성을 보여주는 단적인 예로, 조절 T 세포의 분화에 관여하는 전사인자인 Foxp3의 변이가 일어난 IPEX(Immunodysregulation polyendo- crinopathy enteropathy X-linked syndrome) 환자는 전신적인 자가 면역 질환이 일어나 요절하게 된다. 한편, 조절 T 세포는 병원균에 대한 방어나 암 세포에 대한 면역 반응을 억제하는 역기능을 갖기도 한다. 일반적으로 조절 T 세포는 T 세포가 성숙되는 곳인 흉선(Thymus)에서 생성되지만, 특정한 환경에서 말초에서도 다른 T 세포로부터 유도될 수 있는 것으로 알려져 있다.

2. Th2 기억 세포 (Th2 memory cell)와 알레르기 질환

  ○ 우리 몸의 면역계를 구성하는 면역 세포 중의 하나인 CD4 T 세포가 항원을 만나면 주위 환경의 영향을 받아 Th1, Th2, Th17 등의 다양한 효과 T 세포(effector T cell)로 분화하게 되며, 일반적으로 이 효과 T 세포의 작용으로 인해 항원이 체내에서 사라지게 되면, 효과 T 세포의 수가 급격히 줄어들고, 그 중 일부의 세포가 살아남아 항원이 재차 침입하였을 때 빠르게 반응할 수 있는 기억 T 세포(memory T cell)로 분화된다고 알려져 있다. 알레르기 질환은 주로 Th2 효과 세포 (Th2 effector cell)가 생성하는 IL-4, IL-5, IL-13과 같은 사이토카인에 의해 매개되는 질환이며, 알레르기 환자에게는 질환의 진행에 따라 Th2 타입의 성격을 갖는 기억 세포인 Th2 기억 세포의 수가 증가된다고 알려져 있다.

사   진   설   명

1. 알레르기 유발성 Th2 기억 세포로부터 생성된 조절 T 세포에 의한 Th2 기억 세포 매개의 알레르기성 천식의 완화
            
  

 
   모델 알러젠인 Ovalbumin에 특이적인 Th2 기억 세포(Th2 memory cell; Th2 mem)에 의해서 유발되는 알레르기성 천식의 대표적인 증상인 (A) 기도과민성(Airway hyperreactivity)의 지표인 Penh(Enhanced Pause) 값 과 (B) 기도 내 호산구증가증(Airway eosinophilia)이 Th2 기억 세포로부터 생성된 조절 T 세포(Th2 memory-derived regulatory T cell; Th2 mem-Treg) 투여에 의해 현저히 감소되었다.

2. Th2 기억 세포로부터 전환된 조절 T 세포에 의한 알레르기성 천식의 완화 모식도

 
   알러젠에 의해 활성화된 Th2 기억 세포가 생산하는 IL-4, IL-5, IL-9, IL-13 등의 사이토카인의 작용에 의해 B세포에 의한 IgE 항체의 생산, 비만 세포에 의한 히스타민의 분비, 호산구의 기도 내 유입에 따른 염증 유발 물질의 분비 등이 증가되면서 기도 내 염증이 증가되고, 점액의 분비가 증가되며, 기도 과민성이 증가되는 알레르기성 천식이 유발된다. 이 때, 알레르기성 천식의 근원세포인 Th2 기억 세포로부터 전환시킨 조절 T 세포를 투여하면 Th2 기억 세포의 활성화를 억제함으로써 B세포와 비만 세포의 활성화를 억제하고 호산구의 기도 내 유입을 감소시킴으로써 알레르기성 천식의 증상들을 효율적으로 완화시킬 수 있다.