면역세포는 왜 갑자기 우리 몸을 공격할까? 

면역세포는 왜 갑자기 우리 몸을 공격할까?

바이러스에 감염된 세포만 정밀하게 제거해야 하는 킬러 T세포가 때로는 과열된 엔진처럼 정상 세포까지 파괴해 오히려 우리 몸에 손상을 입힌다. 왜 그럴까.

KAIST 연구진이 이처럼 폭주하는 킬러 T세포의 활성화 과정을 제어할 수 있는 핵심 원리를 규명하고, 향후 면역 과잉 반응 조절을 통한 면역질환 치료제 개발의 실마리를 제시했다.

신의철박수형 KAIST 의과학대학원 교수, 은혁수 충남의대 교수 공동연구팀(공동 제1저자: 이호영 KAIST 의과학대학원 박사김소영 박사과정 학생)이 킬러 T세포의 비특이적 활성화가 일어나는 분자적 원인을 규명하고, 이를 조절할 수 있는 새로운 치료 전략을 제시했다고 5일 밝혔다. 이 연구 논문은 국제학술지 면역학(Immunity) 10월 31일자에 게재됐다. 논문 제목은 TCR signaling via NFATc1 constrains IL-15-induced bystander activation of human memory CD8+ T cell.

킬러 T세포(CD8+ T세포)는 감염된 세포만 선별적으로 제거해 바이러스 확산을 억제하지만, 반응이 과도해지면 감염되지 않은 정상 세포까지 공격해 염증과 조직 손상을 유발할 수 있다. 이런 과잉 면역 반응은 중증 바이러스 질환이나 자가면역질환으로 이어질 수 있다.

연구팀은 지난 2018년, 사이토카인(cytokine)에 의해 비특이적으로 활성화된 킬러 T세포가 아무 세포나 무작위로 공격한다는 사실을 규명하고, 이를 비특이적 T세포 활성화로 이름붙였다. 이번 연구는 그 후속 연구로, 비특이적 활성화의 분자적 기전을 규명했다.

연구팀은 여러 사이토카인 중 인터류킨-15(IL-15)에 주목했다. 실험 결과, IL-15는 킬러 T세포를 비정상적으로 흥분시켜 감염되지 않은 세포까지 공격하게 만들지만, 반대로 바이러스 감염 등 항원 자극이 있을 때는 이런 과잉 반응을 억제하는 기전을 밝혀냈다.

이런 억제 작용은 세포 안의 칼슘 농도가 변하면 칼시뉴린(calcineurin)이란 단백질이 작동하고, 이 신호가 NFAT라는 조절 단백질을 움직여 킬러 T세포의 행동을 제어한다는 사실도 새로 규명됐다. 즉 IL-15 신호에 의해 활성화되는 세포 내부의 칼시뉴린-NFAT 경로가 브레이크 역할을 한다.

또 일부 면역억제제가 칼시뉴린 경로를 차단해 면역을 억제하기는커녕 오히려 특정 상황에서는 IL-15에 의한 킬러 T세포의 과도한 활성화를 촉진할 수 있음을 확인했다. 이는 면역억제제의 작용이 모두 동일하지 않으며, 환자의 면역 반응 양상에 따라 약제를 신중히 선택해야 한다는 것을 의미한다.

연구팀은 유전자 발현 분석을 통해 IL-15에 의해 비정상적으로 활성화된 킬러 T세포에서만 증가하는 유전자 세트(마커)를 찾아냈다. 이 마커는 급성 A형 간염 환자의 킬러 T세포에서도 뚜렷하게 증가했다. 이를 통해 해당 마커가 질병 진단에 활용될 수 있는 가능성을 제시했다.

이번 연구는 중증 바이러스 감염, 만성 염증성 질환, 자가면역질환, 장기이식 거부반응 등 다양한 면역 질환의 발병 원인 이해에 중요한 단서를 제공한다. 또 IL-15 신호를 표적하는 새 면역조절 치료제 개발에도 기여할 것으로 기대된다.

신의철 교수는 우리 몸의 킬러 T세포는 단순한 방어자가 아니라, 염증 환경에 따라 비특이적 공격자로 변할 수 있음을 보여준 연구라며 이런 비정상적인 활성화를 정밀하게 조절하면, 난치성 면역질환에 대한 새로운 치료법을 개발할 수 있을 것이라고 말했다.