1982년 - Qureshi·Takayama·Ribi, J Biol Chem: 비독성 MPL의 구조 규명과 면역학적 전환점

Purification and Structural Determination of Nontoxic Lipid A Obtained from the Lipopolysaccharide of Salmonella typhimurium

Nilofer Qureshi, Kuni Takayama, Edgar Ribi · Journal of Biological Chemistry · 1982 · Vol 257 · No 19 · pp. 11808-11815

산 가수분해로 얻은 monophosphoryl lipid A(MPL)를 고순도로 분리하고 구조를 규명했으며, 독성은 낮지만 종양 퇴행 활성을 유지함을 입증한 고전 연구.

MPL은 어떻게 과학적으로 탄생했는가

1982년 Journal of Biological Chemistry에 발표된 이 논문은 모노포스포릴 지질 A(monophosphoryl lipid A, MPL)의 과학적 출발점으로 평가됩니다.

저자는 니로퍼 쿠레시(Nilofer Qureshi), 쿠니 타카야마(Kuni Takayama), 그리고 Edgar Ribi입니다. 당시 리비는 Ribi ImmunoChem Research를 통해 LPS 독성 문제를 해결하는 연구를 주도하고 있었습니다.

이 논문의 핵심 질문은 단순했습니다.

“지질 A의 구조 중 어떤 부분이 독성을 유발하는가?”
“인산기 하나를 제거하면 독성과 면역활성은 어떻게 달라지는가?”

실험 전략: Diphosphoryl → Monophosphoryl

연구진은 Salmonella typhimurium G30/C21 변이주에서 LPS를 추출한 뒤, 0.1 N HCl 조건에서 산 가수분해하여 지질 A를 분리했습니다. 이후 Sephadex LH-20 컬럼과 실리카 TLC, 역상 HPLC를 이용해 monophosphoryl lipid A를 정제했습니다.

논문 2–4쪽의 분리 과정과 HPLC 분석 결과에 따르면, MPL은 TLC-1, TLC-3, TLC-5 등의 분획으로 나뉘었으며, 이 중 TLC-1과 TLC-3이 주요 활성 분획이었습니다.

특히 FAB 질량분석(fast atom bombardment mass spectrometry)을 이용해 정확한 분자량을 규명한 점이 이 논문의 기술적 혁신입니다. 이는 비휘발성 고분자인 지질 A 분석에 적용된 초기 사례 중 하나입니다.

구조 규명: 무엇이 달라졌는가

논문 5–6쪽(Table II)에 따르면, 주요 MPL 분획은 (M-H)- 이온이 m/z 1716~1730 범위에 존재했습니다. 이는 기존 diphosphoryl lipid A보다 인산기 하나가 제거된 구조임을 의미합니다.

저자들은 다음을 확인했습니다.

글루코사민 이당 구조 유지
N-acyl β-hydroxymyristate 두 개 유지
O-acyl 지방산 구성은 일부 변형
인산기 하나 제거

즉, 독성을 낮추는 핵심 변화는 “이중 인산 → 단일 인산” 전환이었습니다.

독성은 감소, 항종양 활성은 유지

이 논문의 가장 중요한 결과는 6–7쪽(Table III)에 제시되어 있습니다.

Chick embryo lethality test에서 TLC-1, TLC-3는 비독성(nontoxic)
그러나 기니피그 종양 모델에서 종양 퇴행 효과는 유지

즉, 독성과 항종양 면역활성은 분리 가능하다는 사실이 실험적으로 입증되었습니다.

이 결과는 단순한 구조 분석을 넘어, 면역학의 패러다임을 바꾸는 발견이었습니다. 이후 MPL은 백신 보조제(adjuvant) 개발의 핵심 분자로 자리 잡게 됩니다.

왜 이 논문이 고전인가

이 연구가 고전으로 평가받는 이유는 세 가지입니다.

첫째, MPL을 고순도로 분리하고 정확한 구조를 질량분석으로 규명했습니다.
둘째, 독성과 면역활성을 구조 수준에서 분리했습니다.
셋째, 이후 1984년 리비의 MPL 관련 특허 출원의 과학적 근거가 되었습니다.

특히 이 논문은 TLR4가 발견되기(1998년) 16년 전에 수행된 연구입니다. 수용체 분자기전은 몰랐지만, 구조-기능 상관관계를 실험적으로 증명했습니다.

오늘날의 의미

현재 MPL은 여러 상용 백신의 면역증강제 성분으로 사용됩니다. 그러나 그 출발점은 1982년 이 J Biol Chem 논문이었습니다.

이 논문은 “지질 A 독성의 구조적 본질”을 밝히고, 면역증강제 개발의 길을 연 고전 연구입니다.