예르네의 plaque assay: 항체 생성 세포를 처음으로 보다

이 논문은 실험적으로는 매우 중요합니다. 그리고 항체를 만드는 세포를 형질세포라고 부르는데 그 형질세포가 항체를 만든다는 것을 눈으로 보이게 만든 결정적인 증거였습니다.

문제의식: 항체는 어디서 나오는가

1960년대 초반까지만 해도 항체 반응은 주로 혈청(serum) 수준에서 측정되었습니다. 즉, 항체는 항상 “집단적 결과”로만 보였고,
개별 세포 하나하나의 기여를 직접 측정하는 방법은 없었습니다.

예르네가 던진 질문은 단순하지만 근본적이었습니다.

“한 개의 세포가 항체를 만드는가,
아니면 여러 세포가 협동해야만 항체가 만들어지는가?”

실험의 핵심 아이디어

예르네는 매우 단순하면서도 혁신적인 방법을 고안합니다.

1. 양 적혈구(sheep red blood cells)로 면역한 토끼에서 림프절 세포를 분리

2. 이 림프구들을

   • 양 적혈구
   • 반고체 상태의 아가(agar) 와 함께 얇은 층으로 굳힘

3. 여기에 보체(complement)를 처리

그러자 놀라운 일이 일어납니다.
붉게 깔린 적혈구 층에 적혈구가 분해되어 동그란 투명한 빈공간(plaque)들이 나타난 것입니다.

plaque의 의미

각 plaque는 주변의 적혈구가 용혈된 자리이며 그 중심에는 대부분 단 하나의 림프구가 관찰되었습니다. 즉, 하나의 plaque = 하나의 항체 생성 세포라는 해석이 가능해졌습니다.

또한 plaque의 개수는 배양에 넣은 림프구 수에 비례적으로 증가했습니다. 이는 항체 생성이 집단적 현상이 아니라, 개별 세포 단위의 사건임을 강하게 시사합니다.

이 논문의 결정적 의미

이 논문은 단순한 기술 보고가 아니었습니다. 이 한 편의 논문으로 다음이 가능해졌습니다.

• 항체 생성 세포를 정량적으로 계수

• 면역 반응을 세포 단위로 분석

• 이후 등장할

  • B 세포 개념
  • 클론 선택 이론
  • 항체 다양성 연구의 실험적 토대 마련

이 방법은 이후 Jerne plaque assay또는 hemolytic plaque assay로 불리며, 면역학 실험의 표준 도구가 됩니다.

면역학사적 위치

이 논문은 흔히 다음 질문에 대한 실험적 대답으로 평가됩니다.

항체는 혈청 속 물질인가,
아니면 특정 세포의 산물인가?

예르네의 실험은 명확히 후자를 선택하게 만들었습니다.
이후 면역학은

• 분자 → 세포 → 클론
  이라는 방향으로 급격히 이동하게 됩니다.

그런 의미에서 이 논문은 ‘세포 면역학의 실험적 출발점’ 가운데 하나로 간주됩니다.

정리

예르네의 1963년 Science 논문은 단 하나의 실험으로,

**면역 반응의 주체는 ‘개별 세포’라는 사실을
누구도 부정할 수 없게 만들었습니다. **

이것이 이 논문이 지금까지도 면역학 고전으로 읽히는 이유입니다.

참고문헌

1. Jerne NK, Nordin AA. Plaque Formation in Agar by Single Antibody-Producing Cells. Science. 1963;140(3565):405–407.논문 링크
2. Burnet FM. The Clonal Selection Theory of Acquired Immunity. Cambridge University Press; 1959.
3. Talmage DW. Allergy and Immunology. Annual Review of Medicine. 1957;8:239–256.