입양세포 이식(adoptive cell transfer) 기술의 개발
1971년에 자크 밀러(Jacques Miller)와 조나단 스프렌트 (Jonathan Sprent)는 1차 면역된(prime) 후 T 세포와 항체 형성 세포(AFC) 전구체가 기억 능력을 가지고 있으며, 이들이 2차 면역 반응에서 협력하는지를 파악하기 위해 채택세포 이식 실험을 진행하였습니다.
이들은 이전 방법과 달리, T세포를 거의 완벽하게 제거할 수 있는 것으로 알려진 항-H2 혈청을 사용하였습니다. 이는 항세타 혈청이 T세포를 완전히 제거하지 못한다는 것이 밝혀졌기 때문입니다. (참고로 H2는 나중에 MHC로 확인됩니다.)
가슴림프관은 인체에서 가장 큰 림프관으로, 전체 림프구의 약 75%가 이를 통과한다고 알려져 있습니다. 연구팀은 마우스의 가슴림프관에서 세포를 채취하고 항-H2 혈청으로 처리한 후, 흉선이 제거된 신생 마우스에게 이식하였습니다. 이 결과, 항체 생성이 약 1/10로 감소한 것을 관찰하였습니다. 또한, 프라임된 B 세포 역시 항체 형성에 필요함이 확인되었습니다. 따라서, 그들은 기억 능력이 B 세포와 T 세포 모두에게 있는 특성이라고 결론지었습니다.
Linked Recognition 개념의 제안
B세포와 T세포는 동일한 항원에 결합할 수 있지만, 항체 생성이 일어나는 것은 이들이 결합하는 에피톱(epitope)이 다르기 때문입니다. B세포는 항원의 특정 부위에 직접 결합하여 항체를 생성하는 반면, T세포는 주로 항원을 처리한 후 그 일부를 자신의 표면에 표시하는 다른 세포로부터 항원의 조각을 인식합니다. 이러한 차이는 B세포와 T세포가 면역 반응에서 각각의 역할을 수행하는 방식을 설명해 줍니다.
Avrion Mitchison
T세포가 B세포의 항체 생산에 기여하는 과정에서 T세포의 항원 인식 및 B세포에 대한 도움 제공 방식에 대한 분자적 작용 기전에 대한 연구가 진행되었습니다. 연구자는 햅텐이 결합된 오발부민과 BSA(bovine serum albumin)를 비교 연구했습니다. 오발부민-햅텐에 면역된 세포로부터 분리된 T세포는 BSA-햅텐에 의해 면역 반응을 일으키지 않았습니다. 이로써 T세포는 케리어 단백질과 햅텐을 함께 인식하는 반면, B세포는 케리어 또는 햅텐만을 인식한다는 결론을 내렸습니다.
연구자는 항체 생성 세포가 세포 표면의 면역글로불린을 통해 햅텐을 인식하고, T세포는 다른 수용체(IgX로 지칭)를 통해 서로 다른 부위를 결합하는 일종의 ‘다리’를 형성한다고 생각했습니다. 이 개념은 ‘linked recognition’이라고 명명되었으며, 이후 B세포-항원-T세포 간 상호작용을 설명하는 다이어그램이 대부분의 연구 논문에서 사용되기 시작했습니다.
이러한 제안이 제시된 후, 이후 십여 년 동안 많은 연구자들이 T세포 수용체의 구조를 밝히는 데 주력했으며, 이는 주요 연구 주제 중 하나였습니다. 이 수용체는 TCR(T세포 수용체)로 명명되었고, T세포가 다양한 수용체를 가지고 있음에도 불구하고 TCR이라는 용어는 T세포가 항원을 인식하는 주요 수용체를 의미하는데 여전히 사용되고 있습니다.
대식세포는 T세포의 분화에 필수적인 역할을 합니다.
대식세포가 B세포의 기능을 수행하는 데 필요한 “도움”을 제공하는 것으로 나타난 것은 이 분야의 연구를 더욱 복잡하게 만들었습니다. Joost Oppenheim에 의해 1968년에 밝혀진 바에 따르면, 특정 항원에 의해 자극받아 T세포가 증식하기 위해서는 대식세포의 도움과 낮은 농도의 PHA와 같은 미토젠이 필요하다는 것입니다. 이 실험 이후, 대식세포 자체가 필요한 것인지, 아니면 대식세포가 분비하는 물질이 필요한 것 인지알아보기 위한 연구가 시작되었습니다.
1970년 Fritz Bach와 그의 동료들은 대식세포가 풍부한 부착세포들을 배양한 후 얻은 CM배지(conditioned media)만으로도 림프구의 증식을 유도할 수 있음을 밝혔습니다. 이를 ‘conditioned medium reconstituting factor’ (CMRF)라고 명명했습니다. 연구팀은 CMRF가 대식세포에 의해 생성되지만, 그 효과는 림프구에 작용하여 항원에 대한 면역 반응을 증가시킨다고 추정했습니다.
동시에, Richard Dutton과 그의 연구팀은 “Mishell-Dutton Assay”를 사용하여 항체 형성 세포(AFCs)의 생성을 분석하며 유사한 결과를 보고했습니다. 이 방법은 배양 과정에서 유리 대신 플라스틱을 사용하여 현미경으로 관찰하기 쉽게 했습니다. 이 시험법을 통해 대식세포가 플라스틱 바닥에 부착하여 자라고, 림프구가 대식세포 주변에 붙어 있는 것을 관찰할 수 있었습니다. 그런데 이 시험 방법의 특이한 점은 이 실험이 배지에 사용된 소의 혈청 제품에 따라서 결과가 다르게 나타나기도 했습니다. 이 결과는 이미 앞서 모시어(Mosier)가 1967년에 발표한 양의 적혈구(SRBCs)에 반응하는 AFCs의 생성에 대식세포가 필요하다는 내용을 확인하고 확대한 것입니다.
드디어 IL-1이 발견되다.
1972년에, 이갈 게리(Igal Gery)는 리차드 거슨(Richard Gershon)과 바이런 왁스만(Byron Waksman)과 함께 유리에 부착된 세포들이 PHA에 의해 자극 받았을 때 마우스 흉선세포와, 말초 T 세포의 증식을 증가시키는 미토겐 활성을 가진 물질이 방출된다는 것을 발견했습니다. 이들은 이 활성을 ‘림프구 활성화 인자'(Lymphocyte Activating Factor, LAF)라고 명명했으며, 대식세포가 박테리아의 지질다당류(LPS)에 의해 자극받을 때 이 활성이 증가한다는 것을 밝혔습니다. 이들은 LAF가 단순히 PHA와 같은 미토겐이거나, 세포 증식에 필요한 미량 영양소를 제공하여 PHA 에 의해 시작된 증식 과정을 촉진하는 것일 수도 있다고 추측했습니다. 이 미토겐 활성은 백혈구와 대식세포 조건부 배지에서 발견되었지만, 활성이 동일한지는 확실치 않았습니다. LAF는 나중에 인터루킨-1으로 명명됩니다.
Schimpl과 Wecker는 1970년에 양의 적혈구에 대응하는 면역 반응에 T세포가 필요하다는 것을 확인했으며, 항θ혈청과 보체 처리를 통해 이 기능을 제거할 수 있음을 발견했습니다. 또한, 동종의 T세포를 추가할 경우 면역 반응이 증가하지만, 유전형이 동일한 개체의 T세포를 추가할 경우에는 면역 반응이 발생하지 않는다는 사실을 발견했습니다. 이들은 Mishell-Dutton 분석 시스템을 사용하여 체외에서 AFCs를 생성하는 실험에서 이종 항원에 자극받은 T세포가 (1) BF(Blastogenic Factor) 와 유사한 T 세포 확장 인자(TEF, 배양 초기에 추가될 때 가장 효과적) (2) T 세포 대체 인자(TRF, T cell replacing factor, 배양 후반에 추가될 때 효과적)의 2가지 활성을 찾아냈습니다. TRF는 B 세포에 작용하여 AFC 로의 분화를 촉진하며, Mitchison의 linked recognition 모델에 따라, 수용성 TRF는 매우 짧은 범위에서만 작용하며, 오직 항원 브리지를 통해 T 세포와 연결된 B 세포에만 “도움”을 줄 수 있다고 추측했습니다. 따라서, 1972년까지 T 의존성 항원에 대한 항체 반응에는 B 세포, T 세포, 그리고 대식세포. 그리고 대식세포와 T 세포 모두 세포 자체보다는 세포가 만들어내는 수용성 물질이 중요함이 확실하게 밝혀졌습니다.
- 1https://ncifrederick.cancer.gov/about/theposter/content/remarkable-life-memory-joost-oppenheim