항체가 형성되기 위해서는 2가지 세포가 필요하다 : Claman의 Two-cell 실험

이 논문을 읽으면 처음에 가장 먼저 이해하기 어려운 것은 저자 이름 바로 아래 Introduced by D. W. Talmage 라고 쓰여 있는 것입니다. 이것은 당시의 관행으로 1960년대, 특히 PNAS나 PSEBM 같은 학회 저널에서는 젊은 연구자는 단독으로 논문을 낼 수 없었습니다. 당시 일정 자격(학회 회원, 저명 연구자)이 없는 경우에는 선임 과학자의 “소개(introduction)”가 필요했으며 이것은 이 논문을 선임 과학자가 학문적으로 보증한다는 의미입니다. 즉 선임 과학자가, 이 연구가 방법론적으로 타당하고, 학문적으로 의미 있으며, 학회에 소개할 가치가 있다는 것을 자신의 이름으로 보증해 주는 역할을 했습니다.

이 논문을 소개한 사람은 유명한 Talmage(탤미지) 였습니다. 그는 논문을 소개할 뿐 논문에 대해서 조언하거나, 논문을 쓰는데 기여하지는 않았습니다.

면역 반응은 한 세포의 일이 아니었습니다

1960년대 초반까지 항체 생성은 비교적 단순한 과정으로 여겨졌습니다. 골수에서 유래한 세포가 항원을 만나 항체를 만든다는 개념은 이미 자리 잡고 있었기 때문입니다. 반면 흉선(thymus)의 기능은 여전히 모호했습니다. 흉선이 제거되면 면역이 약해진다는 사실은 알려져 있었지만, 그 안에서 만들어지는 T세포가 무엇을 하는지는 분명하지 않았습니다.

당시 면역학의 핵심 질문은 다음과 같았습니다.

항체 반응은 B세포 혼자서 완결되는가, 아니면 흉선 유래 세포의 도움이 필요한가?

이 질문에 정면으로 답한 연구가 바로 Henry N. Claman의 1966년 논문입니다.

세포를 나누고, 다시 합치다

Claman의 접근은 지금 보면 단순하지만, 당시로서는 매우 대담했습니다. 그는 면역 반응이 여러 세포의 협동이라면, 그 세포들을 분리했다가 다시 합치면 답이 나올 것이라 생각했습니다.

연구진은 생쥐에서 두 조직을 분리했습니다.

• 흉선(thymus): 오늘날의 T세포가 풍부한 조직

• 골수(bone marrow): 항체 생성 세포(B세포)의 근원

이렇게 분리한 세포들을 다음과 같이 주입했습니다.

• 흉선 세포만 주입

• 골수 세포만 주입

• 흉선 세포 + 골수 세포를 함께 주입

항원으로는 양 적혈구(SRBC)를 사용해 항체 반응을 측정했습니다.

결과는 명확했습니다

실험 결과는 매우 일관적이었습니다.

• 흉선 세포만 있는 경우: 항체 반응은 거의 나타나지 않았습니다.

• 골수 세포만 있는 경우: 반응은 미약하거나 관찰되지 않았습니다.

• 두 세포를 함께 주입한 경우: 강력한 항체 생성이 나타났습니다.

이 결과는 한 가지 사실을 분명히 했습니다.

항체를 실제로 만드는 것은 B세포이지만, 그 반응이 시작되기 위해서는 T세포의 협동이 필수적입니다.

‘보조(Helper)’라는 개념의 탄생

Claman은 이 논문에서 Helper T세포라는 용어를 사용하지 않았습니다. IL-4, IL-5, CD40L 같은 분자 역시 아직 발견되지 않은 시대였습니다. 그럼에도 불구하고 이 연구는 다음 사실을 처음으로 실험적으로 입증했습니다.

• 흉선세포는 항체를 직접 만들지 않습니다.

• 그러나 흉선세포가 없으면 골수나 비장의 세포는 거의 작동하지 않습니다.

이로써 항체 반응은 단일 세포 기능이 아니라 두 세포의 협동 과정이라는 인식이 자리 잡게 됩니다. 이 개념은 이후 _Two-cell model_이라는 이름으로 정식화됩니다.

이후 면역학의 방향을 바꾼 실험

Claman의 실험은 하나의 질문을 남겼습니다.

그렇다면 T세포는 어떤 방식으로 B세포를 돕는가?

물론 당시엔 T세포니 B세포니 하고 부르지 않았지만, 이 질문은 이후 수십 년간의 연구로 이어졌습니다.

• 사이토카인(cytokine)의 발견

• Helper T세포의 기능적 분화

• T–B 세포 간 접촉 신호 연구

오늘날 백신 설계와 면역 조절 이론의 상당 부분은 이 1966년 실험에서 출발했다고 해도 과장이 아닙니다.

정리

Claman의 논문은 면역계를 이렇게 재정의했습니다.

• 면역은 단독 작용이 아닙니다.

• 항체 반응은 세포 간 협동의 결과입니다.

• T세포는 보이지 않는 조율자로서 면역 반응의 시작을 허락합니다.

이 실험은 화려하지 않았지만, 상당히 중요한 연구임에는 분명합니다.

관련문헌 (MLA)

• Claman, Henry N., E. A. Chaperon, and R. F. Triplett. “Thymus–Marrow Cell Combinations: Synergism in Antibody Production.” Proceedings of the Society for Experimental Biology and Medicine, vol. 122, 1966, pp. 1167–1171. https://journals.sagepub.com/doi/10.3181/00379727-122-31219

• Miller, J. F. A. P., and G. F. Mitchell. “Cell to Cell Interaction in the Immune Response.” Journal of Experimental Medicine, vol. 128, 1968, pp. 801–820. https://rupress.org/jem/article/128/4/801/4735

• Raff, M. C. “The Role of Thymus-Derived Lymphocytes in the Secondary Humoral Immune Response in Mice.” Nature, vol. 226, 1970, pp. 1257–1258. https://www.nature.com/articles/2261257a0