암과면역 | 면역 반응은 어떻게 일어나나?

   피부와 점막은 최일선에서 외부로부터의 침입자들을 막아주는 역할을 하는데, 이 방어선을 뚫고 들어 온 침입자들은 IgA 항체와 함께 청소역할을 하는 비특이(non-specific) 세포들을 만나게 된다. 이들은 순찰 중에 있는 식균 세포들, 과립 세포들, 자연 살상 세포들과 보체들이다. 비특이 세포들을 지나게 된 침입자들은 이들에게 맞추어진 특수 무기로 무장된 세포들을 만나게된다. 즉 항체와 세포독성(cytotoxic) T-세포들을 만나게 되는 것이다.

항원 수용기(Antigen Receptor) : B-세포와 T-세포는 모두 특별한 수용기 분자들을 가지고 있어 특수한 목표를 확인한 후에 반응하게 된다. B-세포 항원 특수 수용기는 세포 표면에 있으면서 준비된 항체에 의한 것이며, 이 항체 수용기는 자연상태의 항원을 확인할 수 있다.

   T-세포 수용기는 좀 더 복잡하다. T-세포들은 항원이 처리된 다음에야 이를 확인할 수 있으며, 조 조직적합 복합체(Major Histocompatibility Complex=MHC) 표식물질과 같이 작용한다.   살상 T-세포는 다만 I 등급 NHC 표식물질들을 확인할 수 있고, 도움 T-세포는 II 등급 MHC 표식물질이 있는 항원만 확인할 수 있다. 이렇게 복잡하게 준비된 T-세포의 기능 때문에 가까운 범위 내에서 확실한 목표물을 잡을 수 있게된다.

B-세포의 활성화는 항체를 만들게된다 : B-세포는 항체 수용기를 사용하여 이에 맞는 항원과 결합함으로 식균작용을 수행한다. 그 결과 B-세포는 상당히 많은 형질세포(plasma cell)로부터 수 백만 개의 항체를 복사해내게 된다. 이렇게 만들어진 항체는 혈액순환 속에 들어가 이에 맞는 항원을 찾아낸다. B-세포 항체는 스스로 침입자를 죽일 수 없으나 항체와 결합한 표식을 따라서 보체를 비롯한 다른 면역세포에 의하여 파괴를 시키게 된다.

T-세포의 활성화 : 도움 : 도움 T-세포는 II 등급 MHC 표식물질만 확인할 수 있다. 항원에 의한 세포들, 예를 든다면, 거대세포(macrophages)나 수지상 세포는 식균 내용물 중 항원을 떼어내어 이를 II 등급 MHC 표식물질의 표면에 놓아둔다. 이렇게 함으로 항원을 찾아다니는 도움 T-세포의 수용기가 이를 알아내어 침입자들을 확인하게 된다. 결합한 후에는 휴식 중에 있는 도움 T-세포가 쉽게 활성화된 도움 T-세포로 변하게 된다.

T-세포의 활성화 : 세포독성(cytotoxic) : 살상 T-세포는 I 등급 MHC 표식물질을 갖고있는 항원만 확인할 수 있다. 여기서 휴식 중에 있는 세포독성 T-세포가 II 등급 MHC 표식물질과 함께 거대세포를 통하여 바이러스 조각들을 확인하게 된다. 그 과정에서 T-세포의 활성화를 통한 확인, 공격 및 파괴가 이루어지게 된다.

조절 T-세포(Regulatory T cell) : 면역은 제어기능도 갖고있어 스스로의 반응을 방지하는 검문소 역할도 한다. 면역 기능에 이 검문소 역할이 없다면, 각종 자가면역질환들이 많이 발생하게 될 것이다. 조절 T-세포들이 바로 이 스스로의 면역반응을 억제하는 역할을 하고 있다. 과학자들은 어떻게 해서 조절 T-세포들이 작용하는지에 대하여 정확하게 알지 못하고 있다.

   일부에서는 T-세포들이 같은 항원을 확인하는 과정에서 경쟁하기도 하면서 도움 T-세로와 세포독성 T-세포를 활성화시키면서 조절 T-세포의 항원 결정인자(epitope)를 결정하기 때문이라고 설명한다. 다른 가능성으로는 세포독성 이나 도움 T-세포가 조절 T-세포가 없을 때 증식하기 때문이라는 것이다.

   조절 T-세포는 암이나 AIDS 예방주사를 개발하려는 과학자들에게 매우 중요한 존재들이다. 더 나아가 항원성(antigenencity)을 증가시켜주면서 조절 T-세포의 기능에 대하여 나은 이해를 하게된다는 것은 좀 더 효과적이며 양질의 예방접종 약을 개발할 수 있다는 뜻이 된다.

능동적 또는 수동적 면역 : T-세포나 B-세포가 활성화되면 그들 중 일부는 기억 세포가 된다. 같은 항원이 들어오게 되면, 손쉽게 이를 처리할 수 있게된다. 이를 두고 능동적인 면역이라고 하는데 그 이유는 준비가 되어있기 때문이다. 

   장기간의 능동적 면역은 감염에 의하거나 인공적인 예방주사를 맞음으로 획득할 수 있게된다. 단기간의 수동적인 면역은 항체가 풍부하게 있는 혈청을 인공적으로 옮겨 받음으로 얻게된다. 이는 자연적으로 엄마가 신생아에게 넘겨주는 항체로 면역기능을 올려주는 것과 같다. 이때 신생아는 아직 항체를 만들어내지 못하면서 빌려서 쓰는 것이다.

면역계의 이상 : 알레르기 : 면역기능에 이상이 오면, 많은 문제들이 발생하게 된다. 그 중 가장 많이 볼 수 있는 것이 알레르기이다. 알레르기는 IgE와 관련된 건초 열이나 두드러기를 들 수 있다.

   알레르기에 걸리기 쉬운 사람이 처음에 꽃가루와 같은 항원에 노출되면 이에 대한 대량의 IgE 항체가 만들어지게 된다. IgE 항체의 분자가 폐, 피부, 혀 및 코나 소화기에 풍부하게 있는 과립을 포함한 비만세포(mast cell)와 합치게 된다. 다음 기회에 꽃가루에 다시 노출되면서 비만세포의 IgE 항체로부터 분비되는 화학물질로 이하여 쌕쌕거리기나 재채기와 같은 알레르기 증상을 초래하게 된다.

면역계의 이상 : 자가면역질환 : 가끔가다, 면역계의 확인 기구에 문제가 발생하면서 자신의 몸에 있는 세포나 기관에 대한 항체와 T-세포를 만들어내게 된다. 이런 세포를 자가항체(autoantibody)라고 부르며 이로 인한 많은 병들이 발생하게 된다. 

   예를 든다면, T-세포가 췌장을 공격하면 당뇨병이 생기고, 류마티증 요소(rheumatoid factor)라는 자가항체는 류마치스성 관절염을 일으키게 된다.

면역계의 이상 : 면역복합체 질환(immune complex disease) : 면역복합체는 항원과 항체가 서로 얽혀있는 상태이다. 정상적으로 이들 면역복합체는 빠르게 처리되면서 혈액 속에 남아있지 않는다. 경우에 따라서는 이들 물질이 지속적으로 혈류에 남아 있다가 결국인 신장 조직, 폐, 피부, 관절 및 혈관에 해를 주게된다.

면역계의 이상 : AIDS : 면역을 구성하고 있는 조직에 한 개 이상에서 문제가 발생하면 면역결핍증을 초래하게 된다. 이런 이상은 후천성일 수도 있고, 감염에 의하여 획득할 수도 있으며 또한 암 치료에 사용되는 약물에 의한 부작용으로도 발생할 수 있고 장기이식에 의해서도 발생할 수 있다.

   AIDS는 후천성 면역결핍증으로 T-세포를 파괴시키는 바이러스의 감염에 의해서 발생한다. 이 바이러스는 쉴 새없이 증식하면서 면역기능의 중심에서 작용하는 보조 T-세포와 거대세포에 침입하게되면서 면역기능에 이상을 초래하게 된다. 

   AIDS 바이러스는 자신의 DNA를 꼬아가면서(splice) 새로운 DNA을 만들어 감염을 진행시키면서 새로운 바이러스를 계속해서 만들어낸다.

면역과 암 :  정상 세포가 암 세포로 변하게 되면 변화된 세포의 표면에 항원이 생길 수 있다. 이 세포들은 정상세포와 마찬가지로 쉴 새 없이 세포의 표면으로부터 약간의 단백질을 벗어내면서 혈류 속으로 들어가게 된다. 

   가끔, 종양 항원은 이들 벗어낸 단백질이 될 수 있다. 이렇게 벗겨낸 항원은 세포독성(cytotoxic) T-세포, 자연 살상세포 및 거대세포를 포함한 면역계의 활동을 고취하게 된다.    한 이론에 의하면, 순찰 중인 면역계의 지속적인 감시작용으로 이런 악성 이상 세포들을 잡아서 처리한다는 것이다. 종양은 이런 면역계의 감시체제가 깨어졌을 때나 또는 압도 당했을 때 발생하게 된다는 것이다. 

면역 치료 : 암 치료에 새로운 방식으로 항체를 사용하여 특수한 암들을 확인하게 만드는 방법이 개발되고 있다. 여기에 자연 독소, 약물 또는 방사성 물질들과 함께 항체를 목표 암 세포들이 있는 곳을 찾아서 치명적인 부하를 해줄 수 있게 하는 방법인 것이다. 이때 독소를 임포카인(lymphokine)에 실어서 임포카인의 수용기가 있는 곳으로 보내는 방법도 있다.

암을 공격하는 수상 세포(dendritic cells) : 정상적으로 면역에 대한 교육을 실시하는 수상 세포의 이점을 이용하는 암 치료 접근하는 방법이 있다. 

   수상 세포는 바이러스, 박테리아 또는 다른 유기체를 잡아서 T-세포의 면역반응을 유도한다. 이는 몸 속에 들어 온 외부로부터의 세포에 잘 작용하지만, 암 세포는 이를 피해갈 수 있는 경우가 대부분이다. 

   과학자들은 수상 세포에 수정을 가하여 암 세포를 공격할 수 있는 T-세포에 대하여 특수한 자가면역 반응을 촉발할 수 있음을 알고 있다.

   암 항원 한 가지만으로는 면역 세포들이 움직이기에는 충분하지 않음으로 과학자들은 종양 항원에 대한 사이토카인을 만들어서 이를 항원 신호로 쓰는 방법을 개발하려고 시도하고 있다. 다음에는 환자의 수상 세포를 배양하여 이를 종양 항원과 사이토카인에 결합하면서 새롭게 얻게된 항원에 대한 환자 면역계의 반응을 기대하는 것이다. 이렇게 배양된 수상 세포를 환자에게 재주입할 때, 환자의 암 세포에 자신의 T-세포가 작용할 수 있다는 기대를 해보는 것이다.

면역계와 신경계 : 면역계는 신경계와 몇 가지 차원에서 생물학적으로 연결되어 있다. 호르몬과 신경전도물질과 같은 화학물질들이 신경 세포들 사이에 메신저 역할을 하면서 동시에 면역계에서도 서로 통한다는 사실과 함께 특정 면역 세포도 전형적인 신경전도물질을 만든다는 사실도 알려진 바 있다. 

   더 나아가 신경 섬유들이 임파 기관에 직접 연결되어 있다는 것도 알려진 바 있다. 이는 면역계와 신경계가 양방향으로 연결되어 있음을 말해주는 것이다. 면역 세포는 감각 능력에 작용할 수 있음이 제시되고 있으며, 외부의 침입자들을 찾아내어 이를 뇌에 알려주는 화학적인 신호와도 연락이 된다고 보는 것이다. 이에 뇌는 임파 기관을 통하여 세포의 흐름을 유도할 수도 있다고 보는 것이다.

혼성종양세포(hybridoma) : 암 세포와 정상 세포를 융합하여 만든 잡종 세포로 실험실 쥐에게 특수 항원을 주사여 얻은 혼성 세포(hybrid cell)이다. 이는 쥐의 비장에서 골수종 세포의 면역 세포와 융합시켜서 만들어 낸 세포이다. 다음에는 혼성종양세포를 복제하면서 원하는 항체를 만들어내게 된다.

   결과는 수많은 단일 클론(monoclonal) 항체를 만들어내게 된다. 이런 방법으로 과학자들은 특수 항체를 만들어낼 수 있게되었다.

유전자 공학(genetic engineering) : 유전자 공학이란 한 개체의 DNA의 일부분을 다른 개체의 유전자에 결합시킴을 의미한다. 이런 방법으로 비교적 간단한 생명체들인 박테리아나 곰팡이로부터 인터페론이나 인터루킨과 같은 인간 단백질을 만들어낼 수 있다. 같은 방법으로 간염 바이러스나 AIDS 바이러스와 같은 감염원으로부터 필요한 단백질을 만들어 예방주사를 만드는데 사용하게 된다.

   SCID-hu 쥐 : SCID(Severe Combined Immune Deficiency)-hu(가정용)란 면역 기능이 없어 감염이나 장기이식에 아무런 반응을 할 수 없는 쥐를 의미한다. 덜 성숙된 인간의 면역 조직이나 세포를 이런 쥐들에게 이식시킴으로, 과학자들은 생체 모델을 만들어 냄으로 이로부터 면역 계에 대한 이해에서 큰 증진이 있게 되었다.