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인간 면역 체계 강화 위한 '인공 T 세포' 개발 성공
등록일 : 2018-07-24 18:02 | 최종 승인 : 2018-07-24 18:02
심현영
▲ B 림프구와 T 림프구(출처=셔터스톡)

[메디컬리포트=심현영 기자]

T 림프구는 감염으로부터 몸을 보호하는 데 중요한 역할을 맡고 있지만, 일부 사람들은 이러한 세포의 결핍을 유발하는 특정 질병에 시달리곤 한다. 최근 한 연구진이 새로운 치료법과 면역 체계에 대한 더 발전된 이해로 이어질 수 있는 인공 T 세포의 개발에 성공했다.

생명 공학으로 만들어진 인공 T 림프구

면역 체계와 병원체 간 싸움을 돕는 백혈구에는 크게 두 종류가 있다. 첫 번째 세포는 B 림프구 또는 B 세포로 불리며 골수에서 생산된다. B 세포는 해로운 미생물을 무력화하는 면역 글로불린 또는 항체를 만든다.

두 번째 세포는 T 림프구 또는 T 세포로 불리며 가슴샘에서 발달한다. T 세포는 외부 물질이나 병원체와 싸우고, B 세포 반응을 증원하며, 다른 면역 세포의 반응을 유도하기 위해 시토킨을 분비하는 등 몇 가지 면역 반응에 활용되는 다양한 기능을 가지고 있다.

이러한 기능들은 도우미 세포, 면역 억제 세포, 그리고 세포 독성 세포로 불리는 세 가지 유형의 T 세포가 담당한다. 도우미 T 세포는 체내 항원을 인식하고 다른 T 세포를 활성화하며, 면역 반응의 전체적 성능을 향상시킨다.

면역 억제 T 세포는 감염이 사라진 뒤 면역 세포가 건강한 세포를 공격하는 것을 막기 위해 도우미 세포의 효과를 되돌린다. 세포 독성 또는 킬러 T 세포는 병원체 및 감염된 세포들과 근접 전투를 벌여 이들을 파괴한다.

면역 손상이나 면역 결핍을 일으키는 질환에는 HIV, 다운 증후군, 그리고 진성 당뇨병 등이 있다. 이러한 질환들은 사람이 흔한 감염으로도 쉽게 사망하게 만들 수 있다.

생명공학자와 의학자들은 T 세포 복제에 실패했다. 이는 인간이나 동물 숙주에서 얻은 면역 세포가 며칠 안에 죽기 때문이다. 그러나 로스 엔젤레스 캘리포니아대학 한 연구진이 인공적인 T 세포와 그 복잡한 구조를 만드는 방법을 개발하는 데 성공했다.

이번 연구의 수석 저자이자 UCLA 치의과대학 보철학 조교수인 알리레자 모샤베리니아 박사는 "T 세포의 복잡한 구조와 다기능성으로 인해 과학자들은 실험실에서 이 세포를 복제하는 데 어려움을 겪었다"며 "이 새로운 혁신을 통해 우리는 인공 T 세포로 더욱 효율적인 약물 전달체를 만들거나 면역 세포의 행동에 대한 이해도를 높일 수 있다"고 밝혔다.

그들은 밀리미터 이하 규모 유체 행동을 정확히 이해하고 제어하는 분야인 미세유체 시스템을 활용해 인공 T 세포를 만들어 냈다. 이 시스템에는 미네랄 오일과 알긴산 바이오폴리머 두 가지 수용액이 존재한다. 미네랄 오일은 미네랄에서 추출한 무색 무취의 가벼운 용액이며, 알긴산 바이오폴리머는 물과 몇 개의 당 분자가 결합한 다당류로 이뤄진 껌과 같은 화합물이다.

두 개의 수용액을 섞으면 T 세포의 형태와 구조를 모방하는 미세 입자가 형성된다. 그 후, 연구진은 이 입자를 칼슘 이온에 담가 T 세포가 좁은 통로와 구멍을 통과하게 해주는 독특한 특성인 탄성을 줬다. 이어 인공 T 세포의 탄성을 조절하기 위해 연구진은 입자 내 이온 농도를 바꿨다.

인공 T 세포에 생물학적 특성을 더하다

인공 몸체를 만들고 특유의 물리적 성질을 부여한 뒤, 연구진은 입자에 생물학적 기능을 더하는 일에 시선을 돌렸다. 그들은 T 세포를 인지질로 코팅함으로써 외장을 세포막처럼 보이도록 했다. 또한 병원체 및 암세포를 공격하고 죽일 수 있도록 생축합 과정을 통해 CD4 신호 단백질을 달아 주는 등 생명공학적 절차를 활용, 미세 입자에 실제 T 세포와 유사한 생물학적 특성을 부여하고자 했다.

연구진 설명에 의하면, 이번 연구에서 활용한 생명공학적 기법은 특정 질환을 연구하거나 더 나은 치료법을 개발하기 위한 목적으로 다른 종류의 인공 세포를 생산하는데 쓰일 수도 있다.

그들은 이러한 접근법이 인간 세포를 모방한 인공 세포에 대한 정보를 담은 데이터베이스의 구축에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대하고 있다.

연구의 공동 저자이자 UCLA 모함마드 마하디 하사니-사드라바디 조교수는 "우리는 직접 접촉, 활성화, 염증 또는 억제 신호 방출을 통해 면역 세포와 활발하게 상호작용함으로써 숙주 면역 체계를 강화하는 새로운 종류의 인공 T 세포를 만들어 냈다"며 "우리는 이번 연구의 결과를 암세포와 다른 발암 물질을 공격하기 위한 또 하나의 도구로 보고 있다"고 설명했다.

한편, 이번 연구에서 인공 혈구를 만들어낸 기법은 과거에도 쓰인 바 있다. 대표적인 예로는 2016년 일라노이대학 어배너-샘페인 한 연구팀이 발표한 결과다. 이들은 정제한 인간 헤모글로빈 단백질에 폴리머를 코팅해 실제 적혈구의 1/50 크기를 가지는 인공 적혈구 제작에 성공했다. 이 인공 세포는 혈류 속을 이동하며 pH 수치에 반응한다.

▲암세포를 공격하고 있는 T 세포 (출처=셔터스톡)

[메디컬리포트=심현영 기자]

[메디컬리포트=심현영 기자]

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