자기면역질환을 회피하는 면역계의 시스템 해명

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-12-23

일본 오사카대학 연구진은 CD4 양성 제어성 T세포가 자기면역반응(자가면역질환)을 회피하기 위해 자기반응 CD8 양성 T세포를 안정적으로 면역 무반응상태(아네르기,Anergie)를 유도한다는 것을 밝혀내었다. 또한 종래의 표현형에서 밝혀지지 않았던 아네르기 세포가 가지고 있는 특징적 표현형을 밝혀내어, 건강한 사람의 체내에서는 자기반응 CD8 양성 T세포가 아네르기 상태로 존재하며 자기면역반응을 제어한다는 것을 동정하였다. 본 연구는 Science지에 “Detection of self-reactive CD8+ T cells with an anergic phenotype in healthy individuals”라는 제목의 논문으로 게재되었다. 면역계는 바이러스 등 외래항원에 대해 반응하지만, 자기 자신에 대한 면역반응은 일으키지 않는다. (면역 자기관용) 자기에 대한 면역반응을 일으키지 않는다는 면역계의 원칙은 흉선에서 자기자신에 대해 반응하는 T세포의 배제(중추성 면역관용)와 말초에서 자기에 대한 T세포의 면역 무반응성(아네르기)의 유도(말초성 면역관용)로 성립된다. 제어성 T세포(Naturally occuring regulatory T cells)는 자기 자신에 반응하는 T세포의 활성화를 억제하는 것으로 자기면역반응(자기면역질환)이 일어나는 것을 방지한다. 하지만 제어성 T세포가 어떻게 자기에 반응하는 T세포를 안정적으로, 장기간에 걸쳐 억제하는지, 억제되는 세포는 생체 내에서 어떤 특징을 가지고 있는지는 아직 밝혀지지 않았다. 이에 연구진은 인간 검체를 이용하여 제어성 T세포가 자기에 반응하는 CD8 양성 T세포를 항원자극하는 무응답(아네르기) 상태가 되어 특징적인 표현형을 유도하는 것을 밝혀내어, 말초성 면역관용에서 제어성 T세포의 역할의 중요성을 명확히 하였다. 자기에 대한 CD8 양성 T세포의 면역 무응답(아네르기) 상태가 파괴되면 자기면역질환을 일으킨다. 한편 암면역의 경우 유효한 암면역요법은 암항원(대다수가 자기항원)에 대한 면역무응답(아네르기) 상태를 극복하여 강한 면역반응을 일으킨다. 따라서 면역무응답(아네르기) 상태의 이해는 여러 가지 면역응답을 컨트롤한다는 면에서 매우 중요하다. 면역무응답(아네르기) 상태의 중요성은 오랫동안 연구되어 왔지만, 아네르기 상태의 T세포의 표현형 등 실태에 대해서는 충분히 밝혀지지 않아, 치료 등에서의 응용이 어려운 점이 많았다. 본 연구는 제어성 T세포가 자기에 반응하는 CD8 양성 T세포의 면역무응답(아네르기) 상태를 유도하여 장기간에 걸쳐 면역 관용을 성립시킨다는 것을 보여준다. 또한 자기면역질환에서는 이러한 자기반응성의 CD8 양성 T세포의 면역 무응답(아네르기) 상태가 파괴된다. 따라서 제어성 T세포를 이용하여 자기에 반응하는 CD8 양성 T세포의 면역무응답(아네르기) 상태를 부여하는 것으로 자기면역질환에 대한 새로운 치료법 개발로 연결될 것으로 기대된다. 추가적으로 면역 무응답(아네르기) 상태를 극복하는 수법을 개발하는 것으로 암 면역요법 등의 범위에서 면역 치료에도 응용가능할 것으로 기대된다. 연구진은 우선 제어성 T세포가 멜라노사이트 자기항원(Melan-A) 특이적 CD8 양성 T세포 활성화시 어떤 영향을 받는지를 건강한 사람의 말초혈단핵구(이하 PBMC)를 이용하여 in vitro에서 검토하였다. 먼저 건강한 도너 유래의 PBMC에서 CD8 양성 T세포, CD25 강양성 CD4 양성 제어성 T세포 및 T세포제법 PBMC(항원제시세포 (이하 APC))를 분리하였다. CFSE 라벨한 CD8 양성 T세포와 자기항원(Melan-A)을 제시한 APC를 공배양하여 Melan-A 특이적 CD8 양성 T세포를 유도하였다. 이에 제어성 T세포를 여러 가지 비율로 첨가하자, 제어성 T세포의 존재 비율에 의존하는 Melan-A 특이적 CD8 양성 T세포 유도율이 저하된 것을 확인하였다. 또한 중요한 발견은 유도한 Melan-A 항원 특이적 CD8 양성T세포는 세포분열이 1회에서 정지한다는 것이었다. ([그림 1]) 제어성 T세포에 의해 억제되어 세포분열이 1회에서 정지한 세포군은 제어성 T세포 비존재 하에서 유도된 활성화 Melan-A 특이적 CD8 양성 T세포와 비교하면 Melan-A 항원에 대한 T세포 리셉터가 low-affinity 상태가 관찰되었다. 또한 2차적 항원자극에 대한 사이토카인 생산이나 세포증식을 보이지 않고, 아네르기 상태가 있었다. ([그림 2]) 다음으로 아네르기 상태의 Melan-A 특이적 CD8 양성 T세포의 분자발현을 망라적으로 해석한 결과 특징적인 표현형을 가지고 있다는 것을 밝혀내었다. 특히 세포 표면 분자발현에 착안한 단순한 표현형(CCR7+CD45RA+)이 있으며, 면역제어분자 (CTLA-4+PD-1+)가 발현되면 특별히 CTLA-4+CCR7+에 의해 긴밀하게 정의되었다는 것을 보여주었다. ([그림 3]) 또한 연구진은 건강한 사람의 말초혈중에서는 자기항원에 대한 아네르기 상태의 자기반응성 CD8양성 T세포가 존재한다는 것을 ex vivo로 검토하였다. 구체적으로 멜라노사이트 자기항원 Melan-A에 대한 반응이 과잉으로 활성화되어 있는 자기면역질환, 백반증 검체를 이용하여 본 메커니즘의 면역자기관용에서 중요성을 검토하였다. 그 결과 건강한 사람에 대해서는 자기반응성 CD8 양성 T세포가 아네르기 상태에서 존재하지만, 백반증 환자에서는 CTLA-4+CCR7+ 표현형으로 보이는 세포를 확인할 수가 없어, 아네르기 상태가 파괴되었다는 것을 확인하였다. 이상의 연구에서 에서 제어성 T세포는 자기항원 특이적 T세포의 반응을 억제하여, 특징적인 아네르기 상태가 발생하여 장기의 면역관용을 유도한다는 것을 밝혀내었다. 또한 이 아네르기 상태의 세포는 CTLA-4+CCR7+에 의해 정의된다는 것을 확인하였다. [그림 1] Treg 존재하의 유도된 자기항원 Melan-A 특이적 CD8 양성 T세포는 세포 분열을 1회에서 정지한다. [그림 2] Treg 존재에서 유도된 Melan-A 특이적 CD8 양성 T세포는 low-affinity T세포 리셉터를 가지고 있어, 아네르기 상태에 있다. [그림 3] 아네르기 상태의 Melan-A 특이적 CD8 양성 T세포는 특징적인 표현형 (CCR7+CTLA-4+)를 보인다. zu1.gif zu2.gif zu3.gif http://www.jst.go.jp/pr/announce/20141219/index.html