면역 반응의 새로운 단계 발견

"적"에 가장 잘 적응된 T세포만이 두 번째 활성화 단계를 거친다.

먼저 훈련을 받고, 그다음 선택적으로 활성화된다. 연구자들이 발견했듯이, 우리 면역 체계의 "킬러(killer) 세포"는 한 단계가 아닌 두 단계에서 사용할 수 있도록 준비된다. 첫 번째 단계에서 T세포는 파괴해야 할 병원균의 특성을 학습한다. 하지만 두 번째 새롭게 발견된 단계에서는 병원체를 가장 잘 인식하는 T세포만 활성화되어 방출된다고 연구팀은 "Science"에 보고했다. 이는 면역 체계가 병원균에 대해 가장 효율적인 방어를 보장하는 방식을 설명한다.

▲ T세포는 우리 면역 체계의 '킬러 세포'로서 병원균과의 특정 싸움에서 중요한 역할을 한다. © cgtoolbox/Getty images

병원균이 우리 몸을 침범하면 적응 면역 반응은 이중으로 반응한다. 병원균에 대한 특정 항체가 생성되기 시작하고, 동시에 면역 체계의 "킬러 세포"인 T세포가 림프절에서 사용될 준비를 한다. 프라이밍(priming)이라고 알려진 이 T세포 활성화 과정에서 헬퍼(helper) 세포는 바이러스나 박테리아 표면 단백질의 특징적인 조각을 T세포에 제시한다. CD8-T세포는 이러한 항원을 통해 미래의 상대를 인식한다.

일반적으로 T세포의 "훈련"에는 24시간이 걸린다. 이 기간에 방어 세포는 증식하고 점차 표적 병원균에 특화된다. 그때에야 급속한 증식이 시작되어 신체 속으로 방출된다. 하지만 지금까지 면역 체계가 다양한 T세포 중에서 병원균에 대해 가장 효과적인 T세포를 선택하여 활성화하고 증식하는 방법은 알려지지 않았다.

먼저 훈련이 필요하다.

뷔르츠부르크 대학의 카타르지나 조빈(Katarzyna Jobin)과 그의 동료들은 이제 놀라운 답을 발견했다. T세포 활성화는 이전에 생각했던 것처럼 한 단계만으로 이루어지지 않고 두 단계로 이루어진다는 것이다. 연구팀은 형광 마커와 현미경을 사용해 생쥐 림프절의 과정을 조사했다.

이미 알려진 바와 같이, 먼저 T세포가 항원 제시 수지상 세포에 결합하여 "훈련"된다는 것이 밝혀졌다. "그 후 CD8-T세포가 분리되어 림프절에서 자유롭게 이동할 수 있다"고 Jobin과 그녀의 동료들은 설명했다. 사이토카인 전달 물질의 영향으로 약간 다르게 미리 형성된 T세포의 증식이 시작된다. 지금까지는 이후의 모든 활성화 단계가 대부분 자동으로 진행될 것으로 생각됐다.

▲ T세포가 효율적인 병원체 특이적 "킬러 세포"가 되려면 먼저 "적"의 인식 특징을 학습하고 표면에 해당 도킹 부위를 개발해야 한다. © tttsz/ 게티 이미지

그다음 선택과 활성화

하지만 사실은 그렇지 않다. 대신 T세포는 감염 후 2~3일 후에 두 번째 단계를 거친다. 연구진은 "이 과정에서 CD8-T세포의 일부가 항원을 제시하는 수지상 세포에 다시 부착되는데, 이 과정에는 몇 시간이 걸릴 수 있다"고 보고했다. 오직 이러한 T세포만이 인터루킨(interleukin)-2 형태의 특수 메신저 신호를 받고, 이를 통해 T세포의 빠른 증식과 활성화가 시작된다.

여기서 중요한 점은 분석 결과에서 알 수 있듯이 병원균에 특히 잘 적응한 "살해(killer) 세포"만이 두 번째 단계를 거친다는 것이다. Jobin과 그의 팀은 "따라서 두 번째 프라이밍 단계는 발달 중인 T세포 반응의 친화성 스펙트럼을 형성한다"고 설명했다. 첫 번째 훈련 단계 이후 병원균을 충분히 잘 식별할 수 있는 T세포만이 두 번째 단계에 선택된다.

▲ CD8 T 세포 프라이밍(priming)의 두 단계. 프라이밍 중 CD8 T 세포의 활성화 및 후속 선택을 개략적으로 보여주는 모델. 활성화 단계(1일차)에서, 미접촉 T 세포는 다양한 레퍼토리에서 모집되어 약 24시간 동안 수지상 세포와 결합한다. 활성화 후, T 세포는 탈감작되어 수지상 세포에서 분리되고 증식하여 림프절의 더 깊은 부위로 이동한다. 선택 단계에서, 활성화된 T 세포는 민감도를 회복하여(2일차~3일차) 고친화도 클론이 항원 제시 세포와 다시 결합할 수 있도록 한다. 이 단계에서, T 세포는 정지-이동 패턴을 통해 IL-2를 제공하는 CD4 T 세포로부터 중요한 도움을 받는다. 조절 T 세포(Treg)는 T 세포 영역 내에서 이동하면서 IL-2의 가용성을 제한한다. 이러한 과정들이 고친화도 CD8 T 세포의 확장 및 효과기 분화를 촉진한다. Teff, 효과기 T 세포. [그림은 BioRender.com에서 제작] (출처:관련논문 A distinct priming phase regulates CD8 T cell immunity by orchestrating paracrine IL-2 signals / 11 Apr 2025 / Science)

Jobin은 "프라이밍의 첫 번째 단계는 가능한 한 많은 특정 T세포를 활성화하는 데 사용되는 반면, 새롭게 발견된 두 번째 단계는 병원체를 가장 잘 인식할 수 있는 세포를 선택하고 특이적으로 증식시키는 데 사용된다"며 "이렇게 하면 면역 반응이 가능한 한 효율적으로 이루어진다"고 말했다.

암에 대한 면역요법에도 중요

새로운 연구 결과는 감염과 예방 접종에 대한 면역 반응을 더 잘 이해하는 데 중요할 뿐만 아니라, 암 면역 치료에도 중요할 수 있다. 여기서 신체의 T세포도 중요한 역할을 한다. T세포를 채취하여 실험실에서 유전적으로 변형한 다음 주입을 통해 신체에 다시 넣는다. 이른바 CAR-T 세포는 암세포를 더 잘 인식하고 싸울 수 있다.

"이번 연구 결과가 T세포 기반 치료법을 최적화하는 방법에 대한 더 깊은 이해에 도움이 되고이러한 치료법이 때때로 실패하는 이유를 더 잘 이해할 수 있기를 바란다"고 뷔르츠부르크 대학교의 수석 저자인 게오르크 가스타이거는 설명했다.

참고: Science, 2025; doi: 10.1126/science.adq1405

출처: Julius-Maximilians-University Würzburg, Science