분자유전학실험실 (단국대학교 분자생물학과)



 관리자 ( 2007-03-17 21:31:13 , Hit : 4266
 선천성 면역을 강화하는 새로운 백신 개발을 이끄는 초파리 연구

1910년대에 미국의 모건이 초파리를 연구재료에 사용하여 염색체 유전설을 확립하며 노벨상을 수상했다. 이후 초파리는 돌연변이의 유도이나 염색체 조작기술, 유전자 도입기술, 돌연변이와 유전자기능을 결부시킨 실험적 기법의 확립 등을 통해서 생물학의 진전에 중요한 역할을 해 왔다. 또한 초파리는 2000년에 곤충으로는 처음으로 전체 유전체가 해독되어 곤충의 분자생물학 연구의 모델생물로서의 지위가 확립되었다.

이처럼 사람들에게 많은 것을 가르쳐주고 있는 초파리가 면역계가 손상된 사람들을 위한 새로운 백신 개발에 도움이 될 것으로 기대되고 있다. 이번에 스탠포드대학 의학부의 연구팀은 지금까지는 곤충에서는 없다고 여겨지는 원시(primitive) 면역계를 초파리에서 발견했다. 원시 면역계는 감염에 장기간 대항하도록 해 준다. 초파리를 포함하여 곤충과 같은 무척추 동물들은 면역기억(immune memory)이 없기 때문에 장기간 면역반응을 유지할 수 없다고 여겨졌다. 반면에 사람이나 다른 척추 동물들은 적응(adaptation)이라 부르는 특정 병원체에 대한 기억을 갖고 있으며, 이 기억이 고등생물 면역계의 특징으로 여겨지고 있다.

이번에 ‘공공 과학도서관-병원체(Public Library of Science-Pathogens) 3월 9일자로 발표된 스탠포드대학의 연구는 면역계 이상이 발생한 사람들에게 이 형성기(rudimentary) 면역반응이 활용될 가능성이 높다고 여겨지고 있다. 연구를 주도한 데이비드 슈나이더박사는 “새로운 방식으로 면역계를 관찰하는 디딤돌이 되는 연구이다.”라고 밝혔다.

2종의 면역반응 중에서 선천성 면역(innate immunity)은 외부의 침입자에 비특이적으로 반응하는 1차 보호막으로 고등생물이나 초파리나 유사하다. 고등생물에서만 나타나는 다른 면역반응인 후천성 면역(adaptive immunity)은 T세포와 B세포가 외부의 침입자를 접촉하여 그 기억을 유지한 후에 다시 동일한 침입자가 왔을 때 적극적으로 공격하는 보호기작이다. 후천성 면역은 백신의 인체 보호효과를 설명해주고 있다.

“AIDS 환자들은 초파리처럼 T세포의 기능이 발휘되지 못한다. 때문에 이들 환자들에게는 후천성 면역보다는 선천성 면역을 유지시키는 것이 실제로 도움이 된다.”라고 슈나이더박사는 설명했다. 이 선천성 면역계에 후천적으로 얻어지는 기억을 합친다면 생물테러나 질병의 대유행에 대항하는 좋은 방법이 될 것으로 기대된다. “B세포와 T세포는 오랫동안 후천성 면역에 오랫동안 역할을 해왔다. 그렇지만 코를 통하여 어떤 물질을 흡입하는 것 만으로도 선천성 면역계가 싸울 수 있게 만들어 줄 수 있다.”라고 추가 설명했다.

이번 연구결과는 곤충 면역학 분야에서 확대되어 AIDS와 같은 질병에 대항하는 새로운 백신 개발로 이어질 것으로 기대되고 있다. 기존 초파리 면역계 연구에서는 병원체에 대한 기억이 존재하지 않기 때문에 장기간에 걸쳐서 변화하는 능력이 없다고 여겨져 왔다. 때문에 지금까지 초파리의 면역계의 적응에 대해서 의문을 갖고 실험한 적이 없다고 한다.

그러나 논문의 제 1저자인 린 팜은 선천성 면역계의 한계점 이상을 가정하고 실험을 진행했다. 지난 10년간 초파리 면역학 연구에서 초파리는 지속적으로 미생물에 접촉하게 했지만 늘 한번만 감염되는 것으로 나타났다. 팜은 왜 미생물을 다수 접촉시켜도 한번만 감염되는가에 의문을 갖게 되었다.

그러던 중에 팜은 폐렴구균(Streptococcus pneumoniae)이라는 세균을 첫번째 백신 실험에 활용했다. 그녀는 매일 7000마리 이상, 총 백만 마리 초파리를 대상으로 시험을 진행했다. 주요 실험에서 그녀는 일부 초파리에는 사멸시킨 폐렴구균를 백신으로 이용했으며 다른 일부에는 식염수를 주입했다. 1주일 후에 양쪽 그룹에는 치사량의 살아있는 세균을 다시 투여한 후에 양 그룹의 생존한 초파리 숫자를 비교했다.

그녀는 “결과가 이처럼 선명하게 나올 것으로 예상하지 못했다.”라고 설명했다. 그녀의 설명처럼 2차 투여 2일 후에 식염수가 주입된 초파리의 거의 대부분이 죽은 반면에 백신이 투여된 초파리들은 치사량의 세균이 투여되지 않은 초파리들과 마찬가지로 거의 대부분이 1개월 이상을 생존했다. 이 효과가 선택한 세균의 특성에 의한 요행이 아닌가를 확인하기 위하여 그녀는 야생에서 초파리에 쉽게 감염되는 진균인 백강균(Beauveria bassiana)으로 재시험을 진행하여 같은 효과를 확인했다.

그녀는 “효과를 입증하기는 쉽지만 구체적인 기작을 밝히는 것은 어려웠다.”라고 설명했다. 초파리의 대사에 관련된 여러 수용체에 대한 추가 연구결과 Toll이라는 다른 생체 경로에 수반되는 수용체가 이번 면역반응에 관여함을 확인했다. 그러나 Toll 만으로는 충분한 면역반응을 유도하기에는 불충분한 수준이었다. 그 외에 imd와 AMP도 관여하지 않았지만 식세포 작용이 면역반응 강화에 영향을 주는 것으로 확인했다. 팜은 현재 초파리가 폐렴구균에 대항하는 방식을 좀 더 자세히 연구하고 있다. 연구팀은 이번 연구가 사람이나 다른 척추동물들의 선천성 면역계에 유사한 후천성 면역반응을 불러일으키는데 도움을 줄 것으로 기대하고 있다. 팜은 “이번 연구가 멎진 것은 선천성 면역계를 조절하는 백신을 개발할 수 있다는 점이다.”라고 설명했다.
정보출처 : http://mednews.stanford.edu/
정보제공 : KISTI 글로벌동향브리핑(GTB)
(본 내용은 한국과학기술정보연구원과 정보이용 협약을 맺고 제공되며 저작권은 한국과학기술정보연구원에 있습니다.)







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