24. 면역계.

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1 24. 면역계

2 그림 23.13

3 백혈구(leukocyte, white blood cell)
백혈구들은 해로운 물질에 대항하여 방어기능을 하며 여러 질병으로부터 몸을 지키는 면역계(immune system)의 중심적 부분을 구성. 백혈구 : 면역계의 세포들은 신체 외부의 세포 및 물질을 인식(항원으로 면역글로블린 생성), 세균, 바이러스 곰팡이 등 해로운 미생물 및 암세포 또는 독성물질을 인식하여 대응. 호중성 백혈구(neutrophils), 호산성 백혈구(eosinophils), 호염기성 백혈구(basophils), 단핵구(monocytes) 및 림프구(lymphocyte) ; 식균작용을 통해 외부의 물질을 삼켜버리므로 식세포(phagocyte)라 함.

4 림프구(lymphocyte) 다른 종류의 백혈구인 림프구는 식균세포와 함께 면역기능에 작용. T-세포(T-림프구) :
세포성 면역반응에 관여하는 잠정적 위험물질을 직접 제거. 위험한 세포의 세포막을 파괴하여 세포를 죽임. 바이러스, 곰팡이, 원생생물, 기생충, 암세포 등에 의한 감염에 직접 대항. B-세포(B-림프구) : 항체에 의해 매개되는 면역에 관여. B-세포가 혈액으로 방출한 항체는 몸 전체에 퍼짐. 이 항체들은 항원에 결합하여 서로 엉겨 붙게 함으로써 유해성을 파괴하며 화학적 공격에 예민하게 반응하게 하거나 대식세포가 잘 인식하게 만듦. 바이러스와 박테리아에 의해 일어나는 다양한 질병은 B-세포가 만든 항체에 의해 제어 됨.

5 면역(immunity) 면역은 영어로 ‘immunity’라고 하는데, 이는 ‘immunitas’(죄나 세금을 면함)라는 라틴어에서 유래. 의학 : 특정 질환으로부터 보호를 받는 뜻으로 조직이나 기관에 손상을 줄 수 있는 모든 병원체나 독소에 저항할 수 있는 신체의 능력 면역이란 아주 일반적이면서도 인체에 해를 끼칠 수 있는 미생물에 대항하여 특이적 방어를 제공하는 수단이다. 특성 : 특이성(specificity), 기억작용(memory process), 이물질에 대한 인지작용(recognition process of foreignness)

6 신체 방어기전 비특이적 방어기전(nonspecific defense mechanism) : 모든 병원체에 무작위적으로 작용하는 방어(예 ; 환경이나 음식물 속의 병원체가 생체조직 내부로 침투하는 것을 봉쇄하는 외부 방어체계). 특이적 방어기전(specific defense mechanism) : 어떤 병원체에 한번 노출됨으로써 그 이후 그 병원체에 대해서만 선별적으로 방어기능을 획득(후천성 방어기전: 면역의 실체)(예 ; 홍역이나 볼거리는 침입에 대한 기억력이 영구적이기 때문에 다시 걸리지 않는다.) 외부에서 각종 독성물질 및 세균 등과 같은 인체에 해가 되는 물질인 항원(antigen)이 들어오면 그 물질에 대한 항체(antibody)를 생성하여 대항하게 됨(항원-항체반응). 면역반응 과정 : 1차 방어벽(피부), 2차 방어벽(혈액), 3차 방어벽(2차 보호벽을 통과한 항원이 최종적으로 림프구와 보체에 의하여 사멸됨.)

7 병원체를 방어하는 세가지 방법 신체 표면의 장벽(비특이적 목표) 1. 완벽한 피부 : 다른 신체 표면의 점액질 막
2. 눈물, 침 등에 감염-대항 물질(라이소자임 등) 3. 병원성 침입자와 경쟁에서 이기는 신체 표면에 정상적으로 무해한 세균의 서식 4. 눈물, 소변, 설사의 수세식 효과 비특이적 반응(비특이적 목표) 1. 염증 a. 빠르게 반응하는 백혈구(호중성백혈구, 호산성백혈구, 호염기성백혈구) b. 대식세포(면역 반응에 참여) c. 보체 단백질, 혈액 응고 단백질, 다른 감염 대항 물질들 2. 식균 기능을 갖는 기관들 (예, 림프절) 면역 반응(특이적 목표) 1. 백혈구(대식세포, T 세포, B 세포) 2. 상호대화 신호(예, 인터류킨) 및 화학 무기들(예, 항체, 보체 단백질)

8 면역계통의 구성

9 면역글로불린 (Immunolobulin ; Ig)
γ-globulin. 세망내피계(Reticuloendothelial System; RES; 림프절, 골수, 비장 및 간)의 형질세포(plasma cell)에서 생성. 체액성면역 주관.

10 비특이적 면역 물리적 장벽(physical barriers) : 병원체의 접근을 막거나 거부(피부)
탐식구(phagocytes) : 조직편이나 병원체를 제거(대식세포, 호중구, 호산구, 단핵구) 면역학적 감시(immunological surveillance) : 비정상세포 파괴 보체계(complement system) : 세포벽을 공격해서 분해, 탐식구 공격, 염증을 유발 염증반응(imflammatroy response) : 혈액량증가, 탐식구 활성화, 모세혈관 투과성 증가, 보체 활성화, 국소에 응집반응으로 벽을 쌈, 국소온도 증가, 특이성 반응 활성화 열(fever) : 방어체제로 변환, 치유의 가속화, 병원체 작용 억제(체온이 발열물질에 반응해서 37도 이상으로 올라감 인터페론(interferons) : 감염에 대한 세포의 저항을 증가, 질병의 확산을 느리게 함.(활성화된 림프구와 대식구 등에 의하여 유리)

11 특이적면역 분자 혹은 미생물과 접촉을 하고 외부의 것으로 인식 -자신과 다르다.(예, 땅콩에 알레르기가 발생할 경우; 땅콩의 특정 단백질이 후천적 면역 체계를 유발) 외부의 것으로 인식되어 후천적 면역 반응을 일으키는 요소 혹은 분자를 항원이라 부른다.(항원 : 단백질, 당단백질, 어떤 다당류, DNA 혹은 RNA 등) 면역체계의 요소들은 특이적으로 항원(예, 침입하는 미생물 또는 독소)과 반응한다.

12 감염에 대한 내재방어에는 피부, 점막, 식세포, 항균 단백질이 있다.
감염에 대한 내재방어에는 피부, 점막, 식세포, 항균 단백질이 있다. 내재면역(innate immunity, 비특이적) : 박테리아, 바이러스 및 다른 병원체에 대한 우리 몸의 1차 방어기작(병원체에 노출되기 전부터 존재해 효과를 발휘). 비특이적 : 침입자를 구별하지 않기 때문. (내재방어기작) 백혈구(호중성백혈구, wbc) : 감염된 조직에서 미생물을 잡아먹는 식작용. 대식세포(macrophage, big eater) : 세포사이액에서 활발히 이동하며, 박테리아와 바이러스에 감염된 세포를 잡아먹음. 자연살해세포(natural killer cell, NK cell) : 세포자살(apoptosis)을 일으키는 화학물질을 분비하여 암세포와 바이러스에 감염된 세포를 공격 인터페론(interferon) : 바이러스에 감염된 세포가 만들어내며, 다른 세포를 바이러스 감염으로부터 보호. 보체계(complement system) : 혈장 내를 순환하는 약 30종의 단백질로, 다른 방어기작과 협력하여 보완적으로 작용(침입자를 용해시키거나 염증반응의 기폭제 역할).

13 그림 24.1A

14 그림 24.1B

15 2. 염증반응(inflammatory response)은 비특이적 방어력을 가동시킨다
미생물에 의한 것이거나 간단한 찰과상 또는 곤충에 물린 것과 같은 물리적인 상처에 의한 조직손상 등 모든 종류의 조직손상은 염증반응을 유도. 국부적인 혈류, 혈장 및 세포의 증가는 각각 발진(redness), 발열(heat), 부종(swelling) 등의 증상을 보인다.

16 염증반응은 감염이 주변 조직으로 확산되는 것을 막아주는 역할도 함.
혈관 내에 백혈구의 수가 증가 – 세포의 수가 2~3시간 내에 수 배로 늘어남. 열(fever) – 독소 자체가 열을 유발하거나, 식세포가 우리 몸의 온도계를 높은 온도에 맞추게 하는 물질을 생산. 패혈성 쇼크(septic shock) : 박테리아의 감염으로 심각할 정도의 염증반응을 유도. 고열과 혈압저하를 일으키며, 환자가 사망에 이르는 가장 일반적인 원인이 된다.

17 3. 염증이 일어나는 동안 림프계는 중요한 싸움터이다
3. 염증이 일어나는 동안 림프계는 중요한 싸움터이다 림프계(lymphatic system) : 내재면역(innate immunity) 과 획득면역(acquired immunity) 에 모두 관여. - 림프계 - 망상구조의 림프관(lymphatic vessel), 림프절(lymph nodes), 림프구(lymphocyte )라 불리는 식세포와 백혈구로 가득 찬 둥근기관과 편도선(tonsil) , 아데노이드, 막창자꼬리(충수, appendix), 뼈속질(골수, bone marrow), 흉선(thymus) 등 림프관 : 세포사이액과 비슷하지만 녹아 있는 산소의 양과 영양분이 적은 림프(lymph)라고 불리는 액체가 흐름. 림프계의 기능 : 조직액을 순환계로 돌려보냄. 감염에 대항하여 싸우는 기능.

18 그림 24.3

19 림프는 림프절과 같은 림프기관을 순환하면서 몸 전체의 감염 부위에서 미생물을 운반.
림프기관에 분포되어 있는 대식세포는 이곳에 들어온 미생물을 비특이적으로 잡아먹음. 침입자에 대한 특이적 면역반응을 수행할 수 있도록 활성화 되기도 함. 림프절은 다수의 방어기작에 참여하는 세포들로 가득 채워지며, 감염의 표시로 목과 겨드랑이의 ‘부풀은 림프샘’이 생김.

20 4. 면역반응은 특정한 침입자를 물리친다 우리 몸의 내재방어기작이 감염원을 물리치지 못할 경우, 면역계는 다른 방어선을 제공.
(혈액과 림프계에 흩어져 있는 약 2조개 이상의 세포로 이루어진 면역계는 일반적으로 내재방어기작에 의한 저항보다 효율적이다) 면역계는 한가지 감염원과 다른 감염원을 서로 구별하여 매우 특이적으로 반응하기 때문에 매우 효율적이다. (염증이나 보체계와 같은 비특이적 반응을 증폭시킴) 면역계에 의해 얻어지는 면역력을 획득면역이라 한다.

21 획득면역(acquired immunity) : 병원체에 노출된 후에만 완전히 발달 – 항원이라 부르는 외부물질이 존재할 때에만 활성화 됨.
항원(antigen) : 면역반응을 일으키는 외부물질 – 바이러스 표면의 물질, 박테리아, 곰팡이 포자, 암세포, 꽃가루, 집 안의 먼지 뿐 아니라 이식된 장기의 세포표면에 있는 물질 등 포함. 면역계가 항원을 인지하면, 직접 침입자를 공격하거나 항체라고 하는 방어단백질을 생산. 항체(antibody;면역글로불린,immunoglobulin) : 혈장에 존재하는 단백질로, 특정한 항원과 결합하여 침입자의 영향을 억제(항원의 자극에 의하여 생성되어 항원과 특이적으로 반응하는 물질)

22 획득면역은 매우 특이적이라는 것 뿐만 아니라 뛰어난 ’기억’ 능력이 있다.
이전에 만났던 항원을 기억하고 다음에 만나면 보다 신속하고 강력하게 대응(예 ; 풍진) 면역력(immunity)은 특이 침입자에 대한 저항을 의미. 면역력은 항원에 자연적으로 노출되었을 때 만들어지지만, 예방접종(vaccination, 면역 (immunization)이라고도 함)에 의해서도 얻어짐.

23 면역법(immunization) 능동면역법(active immunization) : 병원균에 감염되기 전에 항원을 투여하여 면역을 갖도록 함(능동적으로 항체를 만듬). 1차 면역반응 : 면역이 없는 경우 잠복기 이후에 형성되어 질병의 예방에는 도움이 되지 않는다. 2차 면역반응 : 면역이 되어 있는 경우에는 병원균에 대한 2차 면역반응이 신속히 생기게 되어 질병을 예방. 수동면역법(passive immunization) : 감염되기 전이나 직후에 이미 형성된 사람이나 동물의 항체를 투여하여 일시적으로 면역을 갖도록 함(태아는 모체의 혈액으로 부터 항체를, 유아는 엄마의 젖에서 항체를 전달 받음) – 항체를 받는 사람의 면역계가 항원으로 직접 활성화되지 않았기 때문에 일시적이다: 수주일 또는 수개월 동안만 효과.

24 5. 림프구(lymphocyte)는 두 가지 방어기작을 수행한다
혈구의 기원은 한 가지 세포로 귀결 됨 : 다능성간세포(multipotential stem cell) 다능성간세포가 혈관 속을 흐르는 혈구가 되기 위해서 분화-분열-증식이라는 복잡한 과정을 거치게 된다. 가장 초기의 다능성간세포는 골수 중에 있고, 이것이 성숙.분열하여 골수계 간세포와 림프계 간세포로 분화. 골수계 간세포는 다시 적혈구, 과립구(호염기구, 호산구, 호중구), 무과립구(림프구, 단핵구) 및 혈소판 계통의 간세포로 분화. 림프계 간세포는 T세포 혹은 B세포로 분화.

25 그림 24.5A

26 림프구 다른 종류의 백혈구인 림프구는 식균세포와 함께 면역기능에 작용.
T-세포(T cell; T-림프구, T-lymphocyte) : 세포성 면역반응에 관여하는 잠정적 위험물질을 직접 제거. 위험한 세포의 세포막을 파괴하여 세포를 죽임. 바이러스, 곰팡이, 원생생물, 기생충, 암세포 등에 의한 감염에 직접 대항. B-세포(B cell; B-림프구, B-lymphocyte) : 항체에 의해 매개되는 면역에 관여. B-세포가 혈액으로 방출한 항체는 몸 전체에 퍼짐. 이 항체들은 항원에 결합하여 서로 엉겨 붙게 함으로써 유해성을 파괴하며 화학적 공격에 예민하게 반응하게 하거나 대식세포가 잘 인식하게 만듦. 바이러스와 박테리아에 의해 일어나는 다양한 질병은 B-세포가 만든 항체에 의해 제어 됨.

27 체액성 면역(humoral immunity)
혈액 내에 존재하는 항체(immunoglobulin)에 의해 매개되는 면역. B림프구 표면은 그 세포 특이항체를 생산 – 항체가 혈액과 림프를 순환하기 때문에 B세포에 의한 면역력을 체액성면역이라 한다. B 림프구가 외부에서 침입한 세균이나 바이러스 등의 항원에 노출되면, 이를 특이적으로 인식하여 세포가 분열과 증식.분화하여 많은 항체를 세포 외 체액으로 분비하는 형질세포(plasma cell)로 되거나, 면역적으로 기억을 갖게 되는 기억세포(memory cell)로 됨. 형질세포로부터 생산된 항체는 혈청이나 림프 등의 체액에 운반되어 외부에서 침입한 항원과 특이적으로 결합하여 이를 제거하는 다양한 반응을 주도.

28 세포성 면역(cell-mediated immunity)
T림프구(lymphocyte)에 의해 매개되는 세포성 면역(celluar immunity)은 지연반응,즉 장기이식 시 거부반응이나 담쟁이 옻나무에 대한 거부반응을 주도. 킬러 T림프구(Killer T-cell;Tk) : 표적항원을 세포표면에 가지고 있는 이상세포에 접촉하여 이를 파괴. 보조 T림프구(Helper T-cell;Th) 억제 T림프구(suppressor T-cell;Ts) : B림프구나 킬러T림프구에 의한 체액성 및 세포성 면역반응을 강화 혹은 억제함으로써 간접적으로 면역반응을 조절. 세포성 면역반응은 장기이식 시에 거부반응을 일으키게 하는 주원인이 되게 하며, 유전적으로 변형된 경우 그 세포를 파괴시킬 수 있다. 자가면역반응(autoimmune reaction) : 면역체계에 변화가 생기게 되면 자신의 정상 체세포에 대해서도 면역반응을 일으켜 질병을 유발

29 T 세포는 가슴샘에서, B 세포는 뼈속질에서 발달하는 과정에서 세포의 특이적인 유전자가 발현되어 세포의 원형질막에 특이한 단백질들을 합성 – 항원수용체 (antigen receptor)가 돌출(각각 약 10만개의 항원수용체를 갖고 있음). 하나의 세포에 있는 항원수용체는 모두 동일하며, 동일한 항원을 인식. T 세포와 B 세포가 항원수용체를 갖게 되면 혈액을 통해 림프절, 비장, 림프계의 여러 기관으로 이동. 사람에게는 수많은 종류의 T 세포와 B 세포가 발달되어 있다.

30 그림 24.5B

31 6. 항원에는 항체가 결합하는 특별한 부위가 있다 대부분의 항원은 바이러스나 다른 개체의 세포 표면에 있는 단백질 또는 커다란 다당류 등으로 이루어져 있다(바이러스의 단백질 외피, 박테리아의 피막이나 세포벽의 일부, 원생동물이나 기생충 등 다른 생물의 세포 표면에 있는 거대분자 등). 항체는 항원결정기(antigenic deteminant, 또는 에피토프 epitope)라고 불리는 항원표면의 작은 부분을 인식하여 결합. 항원결합부위 : 결합부위와 항원결정기가 효소와 기질과의 관계, 즉 열쇠와 자물쇠의 관계와 같이 상호보완적인 구조를 가지고 있기 때문에 항원결정기를 인식할 수 있다(하나의 항원은 여러 개의 다른 항원결정기를 갖고 있으므로 몇 종류의 다른 항체가 하나의 항원에 결합할 수 있다).

32 그림 24.6

33 7. 클론선택은 특이항원에 대한 방어력을 불러일으킨다
거의 모든 항원에 대항할 수 있는 면역계의 방어력은 클론선택(clonal selection) 이라는 과정에 의해 만들어진다. 하나의 항원은 그 항원에 특정한 수용체를 가진 소수의 림프구하고만 반응. 항원에 의해 활성화되면 소수의 선택받은 세포들은 증식을 거듭하여 문제의 항원에 대해 특이적으로 반응할 수 있는 세포의 클론(유전적으로 동일한 집단)을 만든다. 항원에 의한 림프구의 클론선택과정은 감염에 대한 면역계의 획득면역반응에서 핵심적인 단계이다.

34 그림 24.7A

35 1차 면역반응과 2차 면역반응 : 동일한 개체가 동일한 항원에 두 번 노출되었을 때 두 단계의 획득면역반응이 발생.
1차 면역반응 : 림프구가 항원에 의해 활성화되어 효과기 세포의 클론을 만드는 데까지는 며칠이 걸린다(10~17일). 효과기세포 클론이 만들어지면 항체가 혈액에 나타나기 시작.(이기간 동안 환자는 앓을 것이다) 혈액과 림프의 항체농도가 높아지면서 병의 증세가 눈에 띄게 약해지다가 사라진다. 1차 반응은 효과기 세포가 죽어 없어지면서 진정됨. 2차 면역반응 : 두번째 노출되면 2차 면역반응이 시작. 2차 반응은 1차 반응보다 훨씬 빠르게 일어남(보통 2~7일). 고농도의 항체가 만들어지며, 강도가 세고 오래 지속 됨.

36 그림 24.7B

37 8. 항체는 체액성면역의 무기이다 하나의 항체분자는 체액성면역에서 두 가지 연관된 기능을 수행 - 특별한 항원을 인식하고 결합하는 능력과 인식한 항원을 무력화 시키는 것. 항체의 구조는 이러한 기능을 수행하기에 적합하도록 되어있다.

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39 항체분자 : 4개의 폴리펩티드로 구성 : 두개의 동일한 경쇄(light chain) 짧은 폴리펩티드와 두개의 동일한 중쇄(heavy chain) 긴 폴리펩티드가 있으며 하나의 이황화결합으로 연결. 각 폴리펩티드 사슬은 C(constant, 불변)부위와 V(variable,가변)부위를 가지고 있다. V 부위는 Y의 말단에 존재. V 부위는 항체 생산세포가 분화하고 활성화하는 동안에 변화하는 능력이 있다(이는 항원 결합 부위의 큰 다양성의 생성을 허용). 변화가 없는 C 부위는 항원 분자를 세포에 고정시킴. 여러 개의 항체가 항원에 결합하고, 항원-항체 복합체 덩어리를 형성(각 항체는 다른 세포의 두 항원에 결합할 수 있다)

40 면역글로불린(Imunolobulin ; Ig)
Ig G (분자량 150,000~160,000) : 면역글로불린의 대부분(80%), 항원에 노출된 직후에 생성, 태반을 통과할 수 있는 유일한 항체로 선천적 면역을 계대. Ig A(분자량 180,000) : 눈물, 콧물, 기관지점막, 장점막, 정액 및 젖 등에서 분비.체내로 들어온 세균의 방어역할 (국소적 면역반응). Ig M (분자량 900,000) : 항원제거항체(antigen fighter), 염증부위에 최초로 출현하는 항체로 혈액에서 발견되며 보체(complement)와 대식세포(macrophage)를 활성화(혈액형 응집소인 anti-A, anti-B). Ig D (분자량 150,000) : 항원의 수용체로 작용(부작용 발생시 혈청 내에 증가하며 항원을 유발시키는 림프구를 분화하는데 중요한 역할) Ig E(분자량 200,000) : 혈액이나 조직 내에 존재하며 기생충감염, 고초열, 페니실린 쇼크, 화상, 화장독 및 각종 자극성 화학중독시의 알레르기 반응에 관여하는 면역혈청(염증부위에서 백혈구, 항체 및 보체를 돕는 역할)

41 9. 항체는 항원을 표시하여 제거한다 항체의 역할 : 침입한 미생물이나 분자를 제거하는 과정에서 침입자를 표시. 항체는 항원과 결합하여 항원-항체 복합체를 형성함으로써 항원을 표시. 침입자를 파괴하거나 중화시키는 기작을 시작하는 것은 항체가 항원에 가서 결합하는 것 – 효과기작(effector mechanism)

42 그림 24.9

43 10. 단클론항체는 실험실과 임상에서 모두 강력한 도구이다.
10. 단클론항체는 실험실과 임상에서 모두 강력한 도구이다. 항체는 특이적인 분자나 세포에 결합할 수 있는 능력 때문에 생물학 연구뿐만 아니라 임상실험 및 질병의 치료 등에 널리 이용되고 있다. 하나의 항원은 여러 개의 항원결정기(antigenic determinant)를 가지고 있기 때문에 그 결과 생산되는 항체는 서로 다른 클론의 세포로부터 만들어진 여러 가지 항체가 혼합되어 있는 다클론(polyclonal)항체이다.

44 다가클론항체 항체(antibody)는 유전적, 후천적 질병을 진단하기 위해서(진단학), 의학적 치료제로서, 기초 연구의 도구로서 현대 생명공학에서 광범위하게 이용됨.- 다양하게 선택된 항체에 대해서 실험실에서 생산. 단백질 같은 항원이 동물(쥐, 토끼 혹은 염소)에 주입되면 다른 림프 클론들로부터 생산된 항체의 복합물-즉, 단백질의 부분들에 특이성을 갖는 다가 항체가 생산되고 분리 된다. 각 항체는 단백질 분자의 특정 항원결정부를 인식. 어떤 항체는 다른 단백질에 비특이적으로 결합할 수도 있다. 수백 수천의 다른 항원결정부들이 각각 다른 항체를 생산하는 수백 수천의 B세포 클론을 활성화시키는데 참여한다(다가클론항체)

45 단일클론항체(monoclonal antibodies,MAB)
단일클론항체(한세포에서 기원한 클론에 의해서 생산된 한 단백질의 특정한 항원결정부에 대한 동일한 항체)는 연구자들에게 매우 특이적인 항체를 무제한으로 공급. 그러나 항체를 생산하는 형질세포의 전구체인 B 세포는 배양 시에 분열하거나 항체를 생산하지 않는다. 그러므로 B 세포는 단일클론항체(B 세포의 특성)를 대량 생산하기 위해서는 배양시에 무한하게 분열하는 세포(암세포의 특성)와 융합해야 한다. 항체를 생산하는 세포가 죽지 않기 위해서 배양 시에 지속적으로 성장하는 암세포화한 B 세포(골수종 세포 같은)와 융합되어야 한다. 대개는 쥐로부터 얻어지는 비장 세포는 같은 계열의 죽지 않는 암세포와 융합된다. 예 : 암세포화한 쥐의 세포, 대개는 B 세포에서 기원한 골수종세포는 무한히 분열할 수 있다.

46 Hybridoma 두 세포를 융합해서 하나로 만든 Hybridoma라 불리는 융합된 산물은 특정 항원에 대한 한 종류의 항체만 생산. Hybridoma 에서 분열된 세포는 모두 클론이고, 따라서 모두 동일한 특정 단일항체를 생산한다. 과학자들은 원하는 항체를 생산하는 hybridoma 를 분리하고 그들을 세포 배양에 생식시켜야 한다. 한 클론으로부터의 항체는 하나의 항원결정부에 특이적이다. 단일클론 항체는 연구, 진단, 치료에 매우 중요하게 응용된다.

47 단일클론항체와 다가클론항체

48 그림 24.10A

49 단일클론 항체의 이용 발현 라이브러리에서 특이적인 단백질을 생산하는 클론을 확인하기 위해서 사용된다.
- 이들의 특이성은 이 항체들을 의료진단에서 매우 중요한 도구로 만들었다; 다양한 호르몬(프로게스테론과 에스트로겐의 농도 같은)과 항원(예, 혈액 그룹 항원)의 탐색 시에 면역측정법의 감도를 증가시켰다. 다양한 질병(HIV 노출; 천연두; A,B,C형 간염) 혹은 매우 낮은 농도의 특이한 분자를 탐색. - 가정 임신 진단 검사는 발생 중인 배아에서 생산되는 인간융모막 생식선자극호르몬(chorionic gonadotropin, hCG)에 특이적인 단일클론 항체를 이용. 암과 같은 질병과 싸우기 위한 치료 가능성(MAB가 특정 종양 항원을 인식하고 결합), 면역 체계의 증진, 장기 거부를 방지하는 것에 대해서 연구가 진행 중이다.

50 단일클론 항원의 이용 친화성 정제(affinity purification)라 불리는 과정에서 단백질의 분리 정제에 이용.
MAB 는 다양한 단백질-항체에 조차도 특이적으로 결합하도록 합성될 수 있다.- 혼합물로부터 특정 요소를 분리하는 것을 가능하게 한다. 예; 컬럼 내부에서 특정 MAB를 불활성인 기질에 결합하도록한 친화성 크로마토그라피(affinity chromatography)를 이용 - 특정 목표 단백질이 칼럼 내의 MAB 에 결합하면 결합되지 않은 단백질은 칼럼에서 씼겨나간다(용출됨). 이후에 용출 완충액이 칼럼에서 관심있는 단백질을 떨어지게 해서 분리한다.

51 11. 보조 T세포는 체액성면역과 세포매개 면역을 자극한다
체액성면역계는 혈액, 림프 및 세포사이액 등 세포의 바깥 부분에 들어온 침입자를 인식하고 이들을 파괴하는 일을 돕는다. 바이러스를 포함하여 많은 침입자들은 세포 내부로 들어가 번식하며, 이미 세포 내부로 들어간 병원체와 싸우는 것은 T세포에 의한 세포매개면역이다. B세포는 체액에 존재하는 항원에 반응. T세포는 자신의 세포표면에 발현된 항원에 대해서만 반응. T세포 : 세포독성 T 세포 (cytotoxic T cell) –병원체에 의해 감염된 세포를 공격. 보조T 세포(helper T cell)- 면역계에서 여러가지 기능을 수행(세포독성 T 세포와 대식세포(macrophage)를 활성화시키고, B 세포의항체 생성도 돕는다).

52 보조 T 세포는 항원제시세포(antigen-presenting cell;APC) 역할을 하는 대식세포와 B 세포 등의 다른 백혈구와 반응.
이러한 작용은 보조 T 세포를 활성화시키고 이는 면역계의 다른 세포를 활성화 시킴(인터루킨-1, interleukin-1, IL-1). 활성화된 보조 T 세포는 여러 가지 방법으로 면역반응을 강화시키는데, 그 중 가장 중요한 것이 또 다른 활성화 단백질의 분비이다(인터루킨-2, IL-2).

53 그림 24.11

54 12. HIV는 보조 T 세포를 파괴하고 우리 몸의 방어체계를 약화시킨다
후천성면역결핍증후군(acquired immune deficiency syndrome, AIDS)은 사람 면역결핍 바이러스(human immunodeficiency virus, HIV)의 감염으로 발생. HIV는 다양한 세포를 공격할 수 있지만, 보조 T 세포를 가장 자주 공격 – HIV가 보조 T 세포를 고갈시키기 때문에 세포매개면역과 체액성면역이 모두 어려워지며, 감염에 대해 싸우는 능력이 급격히 떨어진다. HIV 의 RNA 유전자는 T 세포 안에서 역전사(reverse transcription) 를 하여 새롭게 만들어진 DNA가 숙주의 T 세포 유전자에 융합된다 – T 세포 안에서 새로운 바이러스를 만들도록 명령하여 수천 개 이상의 바이러스를 만들어내며, 결국 바이러스 증식의 영향 또는 바이러스에 의한 세포자살에 의해, 숙주의 보조 T 세포는 죽는다. 혈액내의 HIV는 다른 보조 T 세포를 감염시키고 죽일 수 있다.

55 그림 24.12

56 13. 세포독성 T 세포는 감염된 세포를 파괴시킨다 세포독성 T 세포는 보조 T 세포와 동일한 방법으로 감염된 세포표면의 자기-비자기 복합체(self-nonself complex)에 결합할 수 있는 수용체를 가지고 있다.

57 14. 세포독성 T 세포는 암예방에 도움이 될 수 있다 면역결핍환자가 비정상적으로 암에 잘 걸린다는 사실은 면역계가 적어도 일부 암에 대해서는 감시 역할을 한다는 것을 의미. 암을 일으키는 유전적 변이는 정상 세포에서는 발견되지 않는 새로운 단백질을 만들며, 일부는 암세포 표면에 발현되어 비정상이라는 표시를 한다. 종양항원(tumor antigen)이라 불리는 독특한 분자들은 세포독성 T 세포에 의해 외부물질로 인식되어 결국 파괴 됨(악성 종양으로부터 방어)

58 그림 24.14

59 15. 면역계는 분자적 지문에 의존한다 각 개인의 세포들은 면역계가 인식할 수 있는 분자적 ‘지문’을 제공하는 독특한 자신의 단백질을 가지고 있다. 자기단백질 클래스 원(Class I) 단백질 : 우리 몸의 거의 모든 진핵세포에 존재. 클래스 투(Class II) 단백질 : B 세포, 활성화 된 T 세포 및 대식세포 등과 같은 일부 세포에만 존재 면역계는 자신의 세포를 감염된 미생물과 구분할 뿐 아니라, 자신의 세포를 다른 사람의 세포와 구분해 낼 수도 있다. 주요한 자기단백질을 코딩하는 유전자는 여러 개의 염색체 좌위를 갖고 있다. 자신의 단백질 유전자 그룹은 주조직적합복합체(major histocompatibility complex, MHC)라 한다. 각 사람의 MHC 유전자는 수백개의 대립형질을 가지고 있으므로 일란성 쌍생아를 제외하고는 이들 자기단백질이 완전히 일치하기는 거의 불가능하다.

60 16. 면역계가 오작동하거나 작동하지 않으면 질병이 생긴다
16. 면역계가 오작동하거나 작동하지 않으면 질병이 생긴다 면역계가 정상적으로 기능하지 못하면, 심각한 질병이 생길 수 있다. 자가면역질환(autoimmune disease) : 면역계가 잘못되어 자기 자신의 분자를 공격할 때 발생. 루프스(전신홍반성난창, systemic lupus erythematosus; SLE) : 체세포가 정상적으로 파괴될 때 방출되는 히스톤이나 DNA와 같은 다양한 자신의 분자에 B 세포가 반응하여 항체를 만듦(피부 발진, 발열, 관절염 및 콩팥 이상 등) 류머티스성관절염(rheumatoid arthritis) : 관절부위의 뼈와 물렁뼈를 손상시키고 고통스러운 염증을 일으킴. 인슐린 의존성 당뇨(insulin-dependent diabetes mellitus) : 췌장에서 인슐린을 생성하는 세포가 세포독성 T 세포의 표적이 됨. 다발성경화증(multiple sclerosis, MS) : T 세포가 신경세포를 싸고 있는 수초에 반응(신경학적 이상을 겪음)

61 면역결핍성질환(immunodeficiency disease)
중증복합면역결핍증(severe combined immunodeficiency; SCID) : T 세포와 B 세포가 모두 없거나 또는 비활성 상태이다(가벼운 감염에도 매우 민감) 후천적으로 발생 호지킨스병(Hodgkin’s disease) : 림프구에 영향을 주는 암의 일종 후천성면역결핍증 (AIDS)

62 17. 알레르기는 주변의 일부 항원에 대한 과잉반응이다
17. 알레르기는 주변의 일부 항원에 대한 과잉반응이다 알레르기(allergy) : 주변의 항원에 대한 비정상적인 민감성이다. 알레르기를 일으키는 항원(알레르기 항원, allergen). 꽃가루의 단백질 분자나 집안의 먼지에 사는 진드기의 분비물 및 동물의 비듬 등이 흔히 볼 수 있는 알레르기 항원이다. 알레르기 반응은 일반적으로 매우 빠르게 일어나며 매우 적은 양의 알레르기 항원에 반응.

63 그림 24.17