면역 세포 간 생존 경쟁 이 면역계 균형 유지 - 노벨 사이언스 
 면역 세포 간 생존 경쟁 이 면역계 균형 유지 
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 면역 세포 간 생존 경쟁 이 면역계 균형 유지 IBS , 희소 한 선천성 림프 세포 가 다수 T 세포 와 경쟁 · 공생 하 는 관계 밝혀 
 승인 2017 . 08 . 23 10 : 08 
 희소 한 면역 세포 인 선천성 림프 세포 ( Innate Lymphoid Cells , ILCs ) 가 다른 면역 세포 와 경쟁 통해 생존 하 는 비결 을 한미 공동 연구 팀 이 밝혔 다 . 
 연구 팀 은 면역 세포 들 이 증식 을 위해 서로 경쟁 하 면서 도 공생 하 는 흥미 로운 사실 을 규명 했으며 , 전체 면역 체계 가 균형 을 유지 하 는 원리 를 새롭 게 조명 했 다 . 
 기초 과학 연구원 ( IBS ) 면역 미생물 공생 연구 단 ( 단장 : 찰스 서 Charles D . Surh ) 연구 팀 은 미국 라호 야 알레르기 · 면역 연구소 ( La Jolla Institute for Allergy and Immunology , LJIAI ) , 스크립스 연구소 ( The Scripps Research Institute , TSRI ) 와 함께 선천성 림프 세포 가 면역 세포 조절 단백질 ‘ 인터 루킨 - 7 ( 이하 IL - 7 ) ’ 을 매우 효율 적 으로 소비 함 으로써 체내 다수 를 차지 하 는 T 세포 와 자원 경쟁 에서 우위 에 있 음 을 밝혔 다 . 이러 한 특성 은 T 세포 가 결합 할 수 있 는 IL - 7 을 제한 함 으로써 체내 T 세포 증식 을 조절 한다 . 
 1 . 인터 루킨 과 면역 세포 
 선천성 림프 세포 는 선천 면역 을 담당 하 는 희소 면역 세포 로서 기생충 , 장 점막 내 감염 등 에 대한 초기 방어 , 알레르기 , 항암 면역 반응 등 에서 광범위 한 역할 을 수행 하 며 , 암세포 와 바이러스 감염 세포 를 공격 하 는 NK 세포 ( Natural Killer Cell ) 도 포함 된다 . 
 T 세포 는 획득 면역 ( 후천 면역 ) 에서 중심 역할 을 수행 하 며 , 주로 세포 매개 면역 반응 으로 병든 세포 를 처리 한다 . 두 세포 모두 백혈구 중 30 % 를 차지 하 는 림프 세포 ( 림프구 ) 로 분류 되 지만 림프구 는 획득 면역 세포 가 주 를 이루 며 , 특히 T 세포 가 림프구 의 절대다수 를 차지 한다 . 
 인터 루킨 은 다양 한 면역 세포 의 발달 과 분화 를 돕 고 면역 기능 을 활성 화 하 는 조절 단백질 이 다 . 약 30 여 종류 이상 의 인터 루킨 중 IL - 7 은 선천성 면역 세포 는 물론 T 세포 와 결합 해 이 들 세포 의 발달 과 분화 를 촉진 한다 . 이 들 면역 세포 는 IL - 7 수용체 를 지니 고 있 으며 IL - 7 과 결합 해야 만 생존 · 증식 할 수 있 다 . 
 특히 체내 IL - 7 이 얼마나 많이 존재 하 는지 여부 는 항원 을 만나 활성 화 되 기 전 의 T 세포 그룹 ( Pool ) 크기 와 증식 의 정도 에 큰 영향 을 미친다 . 선천성 면역 세포 와 T 세포 는 생존 을 위한 자원 활용 측면 에서 경쟁 관계 에 있 는 셈 이 다 . 
 2 . 선천성 림프 세포 의 경쟁 우위 
 선천성 림프 세포 는 T 세포 에 비해 훨씬 소수 이 지만 T 세포 보다 IL - 7 을 보다 효과 적 으로 소모 할 수 있 다 . T 세포 는 IL - 7 과 결합 뒤 IL - 7 수용체 발현 이 억제 되 지만 선천성 림프 세포 는 수용체 발현 능력 이 높 게 유지 된다 . 예컨대 T 세포 하나 가 IL - 7 1 ~ 2 개 와 결합 할 때 , 선천성 림프 세포 는 2 ~ 3 개 이상 붙잡 을 수 있 다는 이야기 다 . 수용체 발현 능력 은 체내 IL - 7 을 얼마나 효과 적 으로 소모 할 수 있 는지 를 결정 한다 . 
 연구 팀 은 특정 선천성 림프 세포 의 경우 , T 세포 에 비해 IL - 7 수용체 발현 의 정도 가 최대 80 % 정도 뛰어남 을 실험 으로 관찰 했 다 . 선천성 림프 세포 의 효율 적 자원 활용 은 생존 의 비결 이 되 는 한편 , 체내 IL - 7 양 을 조절 해 T 세포 증식 · 유지 에 영향 을 미친다는 사실 을 확인 했 다 . 크리스토퍼 마틴 박사 는 “ 선천성 림프 세포 의 이러 한 생존 법 덕분 에 면역 체계 는 다양 성 을 유지 한다 ” 고 말 했 다 . 
 T 세포 가 활용 할 수 있 는 IL - 7 이 체내 에 얼마나 존재 하 고 , 어떻게 조절 되 는지 지금 까지 명확히 밝혀 지 지 않 았 다 . 미국 연구 팀 은 림프구 감소 증 생쥐 모델 에 외부 에서 주입 한 T 세포 가 분열 하 는 정도 를 분석 해 체내 IL - 7 함량 을 예측 했 다 . 
 IL - 7 수용체 를 결핍 시킨 생쥐 와 정상 생쥐 에 동일 하 게 T 세포 를 넣 으면 , 수용체 결핍 생쥐 만 T 세포 가 분열 · 증식 한다 . 결핍 생쥐 의 면역 세포 는 IL - 7 과 결합 하 지 못하 므로 IL - 7 양 이 충분히 쌓여 외부 에서 주입 된 정상 T 세포 와 반응 한 것 이 다 . 
 또 IL - 7 수용체 가 결핍 된 생쥐 에 T 세포 외 에 IL - 7 를 발현 하 는 여러 면역 세포 와 항체 를 주입 하 는 실험 을 통해 , 선천성 림프 세포 의 효율 적 자원 활용 을 확인 했 다 . 특히 , IBS 면역 미생물 공생 연구 단 연구 팀 은 국내 최초 로 구축 한 무균 생쥐 시설 을 활용 해 선천성 림프 세포 의 IL - 7 이용 을 더 명확히 관찰 하 였으며 , 면역 세포 간 IL - 7 수용체 발현 조절 의 차이 는 전사인자 ( FOXO 1 ) 신호 전달 차이 에 있 음 을 밝혔 다 . 
 림프구 감소 증 생쥐 모델 ( lymphopenic mouse model ) : 선천 적 으로 림프구 감소 증 을 갖 거나 방사선 조사 를 통해 일시 적 으로 림프구 감소 증 을 유도 한 생쥐 모델 이 다 . IL - 7 과 같 은 조절 인자 들 에 의한 T 세포 분열 을 연구 하 는 데 필요 한 동물 모델 이 다 . 
 Interleukin - 7 Availability Is Maintained by a Hematopoietic Cytokine Sink Comprising Innate lymphoid Cells and T cells 
 Christopher E . Martin , Darina S . Spasova , Kwesi Frimpong - Boateng , Hee - Ok Kim , Minji Lee , Kwang Soon Kim and Charles D . Surh 
 세포 pool 의 유지 에 있 어 체내 IL - 7 생존 인자 가 중요 함 . 이러 한 체내 IL - 7 은 fibroblastic reticular 세포 와 같이 방사선 조사 에 강한 비 조혈 세포 들 에 의해 분비 됨 . 
 선천성 림프 세포 를 포함 한 조혈 세포 에 의해 발현 되 는 IL - 7 수용체 에 의해 IL - 7 에 대한 체내 가용성 ( availability ) 이 조절 됨 . 
 선천성 림프 세포 의 경우 , T 세포 와 달리 IL - 7 의 결합 에 따른 IL - 7 수용체 의 발현 억제 현상 이 나타나 지 않 음 . 
 이러 한 면역 세포 사이 의 IL - 7 에 의한 IL - 7 수용체 의 발현 조절 차이 는 FOXO - 1 전사 인자 의 신호 전달 과정 차이 에 기인 함 . 
 연구 배경 : IL - 7 은 T 세포 의 pool 의 사이즈 와 T 세포 의 분열 상태 에 영향 을 주 는 생존 인자 로서 , 체내 IL - 7 의 조절 에 대한 기 작 은 명확 하 게 규명 되 어 있 지 않 았 음 . 림프구 결핍 생쥐 모델 에서 T 세포 분열 / 유지 조절 에 대한 수 년 간 의 연구 를 기반 으로 확립 된 , 체내 IL - 7 의 양 을 측정 할 수 있 는 면역 기법 을 활용 하 여 관련 기 작 을 규명 하 고자 함 . 
 어려웠 던 점 : 선천 적 림프 세포 는 T 세포 에 비해 림프절 및 비장 등 의 면역 조직 에서 그 수 가 굉장히 작 은 희소성 면역 세포 임 . IL - 7 의 소비 를 T 세포 와 비교 하 기 위한 시험관 실험 등 을 수행 하 기 위해 충분 한 수 의 세포 를 유세포 분리 를 통해 얻 는 과정 에 어려움 이 있 었 음 . 또한 희소 한 면역 세포 가 면역 조직 내 상당 부분 을 차지 하 는 T 세포 의 분열 과 생존 에 영향 을 미칠 수 있 다는 점 은 이례 적 인 것 으로 충분 한 보충 실험 을 통해 극복 해야 했 음 . 
 성과 차별 점 : 희귀 면역 세포 인 선천성 림프 세포 가 IL - 7 에 대해 T 세포 와 경쟁 적 관계 를 갖 고 있 으며 , 오히려 T 세포 에 비해 경쟁 우위 를 갖 는 생물학 적 기 작 을 갖 고 있 다는 점 은 희귀 면역 세포 의 체내 유지 및 면역 체계 의 세포 , 기능 적 다양 성 을 위해 필요 하 다는 점 은 주목 할 만 한 연구 성과 라 생각 됨 . 
 향후 연구 계획 : T 세포 의 생존 에 대한 선천성 림프 세포 영향 에 대한 연구 성과 에 비추 어 , 선천성 림프 세포 가 외부 환경 요소 , 특히 음식 및 공생 세균 에 대한 면역 체계 의 반응 에 미치 는 영향 을 규명 하 고자 함 . 
 [ 그림 1 ] T 세포 와 선천성 림프 세포 간 의 생존 을 위한 경쟁 관계 
 체내 선천성 림프 세포 ( 회색 ) 와 T 세포 ( 미색 ) 를 나타낸 것 이 며 , 각각 의 면역 세포 가 가진 잠자리채 는 IL - 7 수용체 를 의미 한다 . IL - 7 은 T 세포 및 선천성 림프 세포 의 생존 및 체내 유지 에 공통 적 으로 필요 한 조절 인자 이 다 . 선천성 림프 세포 는 그 희소성 에 도 불구 하 고 , T 세포 의 생존 에 필요 한 IL - 7 을 소비 하 여 T 세포 의 생존 에 영향 을 줄 수 있 다 . IL - 7 과 그 수용체 의 결합 은 T 세포 에서 IL - 7 수용체 발현 감소 ( 잠자리채 를 하나 씩 가진 것 으로 묘사 ) 를 초래 할 수 있 지만 , 선천성 림프 세포 에서 는 IL - 7 과 결합 에 도 불구 하 고 , IL - 7 수용체 의 발현 ( 잠자리채 가 많 은 상태 로 묘사 ) 이 높 게 유지 되 어 , 선천성 림프 세포 가 IL - 7 에 대해 경쟁 우위 를 갖 게 한다 . 이러 한 두 면역 세포 의 IL - 7 수용체 발현 의 차이 는 FOXO 1 전사인자 의 차별 적 조절 에 기인 한 것 으로 보인다 . 
 [ 그림 2 ] T 세포 와 선천성 림프 세포 에서 의 FOXO 1 전사인자 의 차별 적 조절 을 통한 IL - 7 수용체 의 발현 조절 . 
 T 세포 에서 는 IL - 7 과 IL - 7 수용체 의 결합 에 의해 IL - 7 수용체 의 발현 에 중요 한 FOXO 1 전사인자 의 감소 가 유도 된다 . 이 과정 은 FOXO 1 의 유전자 발현 감소 와 인산화 를 통한 분해 증가 를 통해 이루어진다 . 선천성 림프 세포 에서 는 IL - 7 과 IL - 7 수용체 의 결합 이 이러 한 음성 피드백 조절 을 유도 하 지 않 아 , 세포 밖 IL - 7 소비 에 중요 한 IL - 7 수용체 의 세포 표면 발현 이 높 게 유지 될 수 있 다 . 
 연구 진 이력 사항 
 찰스 서 ( Charles D . Surh ) IBS 면역 미생물 공생 연구 단 단장 , 교신 저자 
 ○ 소 속 : 기초 과학 연구원 ( IBS ) 면역 미생물 공생 연구 단 
 포 항공 과 대학교 ( POSTECH ) 융합 생명 공학부 
 ○ 전 화 : 054 - 279 - 0641 
 ○ E - mail : csurh @ ibs . re . kr / csurh @ postech . ac . kr 
 ○ 1983 美 샌디에이고 캘리포니아 대 ( UC , San Diego ) 화학 학사 
 ○ 1989 美 데이비스 캘리포니아 대 ( UC , Davis ) 면역학 박사 
 ○ 1993 - 1998 美 The Scripps Research Institute , 면역학 분과 , 조교수 
 ○ 1998 - 2005 美 The Scripps Research Institute , 면역학 분과 , 부교수 
 ○ 2005 - 2008 美 The Scripps Research Institute , 면역학 분과 , 종신 재직 부교수 
 ○ 2008 – 2012 美 The Scripps Research Institute , 면역학 분과 , 정교수 
 ○ 2012 – 현재 美 The Scripps Research Institute , 면역학 분과 , 겸직 교수 
 ○ 2012 – 현재 美 La Jolla Institute of Allergy and Immunology , 면역학 분과 , 겸직 교수 
 ○ 2012 – 현재 포항 공과 대학 ( POSTECH ) 융합 생명 공학부 , 정교수 
 ○ 2012 – 현재 기초 과학 연구원 ( IBS ) , 면역 미생물 공생 연구 단 연구 단장 
 ○ 1993 - 1996 Special Fellow , Leukemia Society of America 
 ○ 1999 - 2004 Scholar , The Leukemia and Lymphoma Society 
 ○ 2007 호 암상 
 ○ 2010 2020 년 한국 을 빛낼 100 인 , 동아 일보 선정 
 김광순 IBS 면역 미생물 공생 연구 단 연구 위원 , 공동 저자 
 ○ 전 화 : 054 - 279 - 8727 
 ○ E - mail : kskim 27 @ ibs . re . kr / soonykim 27 @ gmail . com 
 ○ 1996 - 2003 연세 대학교 생물학 학사 
 ○ 2003 - 2011 포 항공 과 대학교 ( POSTECH ) 생명 과학 박사 
 ○ 2011 – 2013 포 항공 과 대학교 생명 공학 박사 후 연구원 
 ○ 2013 – 현재 기초 과학 연구원 ( IBS ) 면역 미생물 공생 연구 단 연구 위원