배경이야기

면역반응의 시작이 무엇인지는 면역학이 발전하고도 한 참 뒤에나 발견된 것입니다. 이것은 백신과 연결해서 생각하면 쉽습니다.

백신을 접종하면 항체가 만들어집니다. 그런데 그 항체는 항원에 결합하기 때문에 항원만 넣어서 주사하면 더 우수한 백신이 만들어질 것 같은데, 실제로 해보면 항체가 거의 만들어지지 않습니다. 그 이유를 정말 한 참이나 면역학계에서는 몰랐습니다.

그 이유는 백신을 제조할 때 알럼이라는 것을 같이 사용하면 이러한 문제가 해결되었기 때문에 당시 기술로는 그 원인을 파악하기 어렵기 때문에 이 문제는 그냥 학계에서 중요하게 다루지 않고 넘어갔습니다.

TLR4의 발견

TLR4의 발견 과정에 대해서는 이미 여러가지 책에서 다루고 있습니다만, 간단히 말하면, 선천성 세포가 분명히 박테리아의 일부를 인식하고 그것이 면역반응의 시작이라고 제인웨이가 제시했습니다.

이 말은 간단히 생각하면, 공통점을 인식해서 탐식작용을 시작하고 탐식작용을 통해서 그 미생물만의 독특한 부분을 찾아내서 이것을 항체로 만든다는 것입니다. 즉 처음에 탐식세포나 수지상세포가 인식할 때는 항원 부분을 인식하는 것이 아니라, 미생물의 공통점을 인식하지만, 이 미생물을 분배하는 과정에서 나타나는 물질을 적응면역에서 항원으로 인식한다는 것입니다.

이 과정에서 가장 먼저 알려진 것이 바로 TLR4 입니다.

TLR4는 현재까지 알려진 물질 중에서 가장 면역활성이 높아서 매우 심한 염증을 발생시키는 것으로 알려진 LPS를 인식하는 수용체입니다.

이 수용체가 발견됨으로 인하여 면역의 초기에 무슨 일이 일어나는지 알게 되었으며, 그 결과로 더 효율적인 백신의 개발에 많은 도움이 되었습니다.

하지만 이것이 단순히 백신개발에만 도움이 된 것이 아니라, 우리의 생활과 관련된 면역이 어떻게 작용하는지 알게 되었다는 것이 더욱 중요하다고 할 수있습니다.

면역에 대해서 관심이 많으신 분들은 이 TLR4에 대해서 좀 자세히 알아둘 필요가 있습니다. 지금은 비록 전문적인 내용이라서 자세히 모르시는 것이 당연하지만, 우리가 알고 있는 거의 모든 면역 관련 질병에 관련되어 있습니다.

TLR4는 세포막에 결합한 단백질이지만, 막이 결합되어 있을 때는 구조를 밝히기 어렵기 때문에 세포막에 결합하지 않은 부분만을 모아서 결정을 만들어서 구조를 파악한 결과 위의 그림처럼 생겼습니다. 위 구조에 녹색 부분은 엄밀히 말하면 MD2라는 단백질이 결합한 것이라서 TLR4는 아니지만, 이 두 가지 물질은 신호전달을 할 때 서로 결합합니다. 특히 LPS는 MD2에 우선 결합하고 TLR4에도 결합합니다.

LPS란 무엇인가?

LPS(Lipopolysaccharides)는 지금까지 알려진 물질 중에서 가장 면역반응을 강렬하게 일으키는 물질입니다. 그렇기 때문에 초기부터 이에 대한 연구가 많이 진행되었습니다.

차음에는 이것이 무엇인지 몰랐지만, 지금은 이것이 그람음성균의 세포벽의 성분의 하나라는 것을 잘 알게 되었습니다. 즉 면역세포가 이것을 인식하면, 이것이 그람음성균이라는 것을 알 수 있을 것이고 박테리아에는 이 물질이 많기 때문에 그 신호가 매우 강해져서 염증반응이 일어나게 됩니다. 즉 세포막에서는 탐식작용이 일어나기 시작하고, 세포안에서는 염증을 유발하는 신호전달이 일어나게 됩니다. 그리고 이것이 면역반응의 시작 단계의 가장 전형적인 모습니다.

LPS는 워낙 중요하고 복잡한 부분이 있어서 따로 자세히 정리하겠습니다.

요약

면역반응을 일으키는 물질들은 병원균의 공통적인 부분이지만, 나중에 항체로 만들어지는 부분은 이 부분이 아니라, 병원균이 가지고 있는 고유 항원이다. 그러므로 면역반응을 처음 시작하기 위해서는 병원균의 공통적인 성분을 가지고 있어야 한다.