분자세포생물학 Ch23. 면역학 정리노트

문서 내 토픽

1. 선천성 면역계(Innate Immune System)

선천성 면역계는 병원균 노출 시 빠른 반응과 낮은 특이성을 보이는 방어 체계입니다. 기계적 방어(피부, 상피), 화학적 방어(산성, 점액)로 1차 방어선을 형성하며, 이를 뚫고 들어온 병원균에 대해 식세포(대식세포, 중성구), 항원제시세포, 보체계, NK세포 등이 작동합니다. Toll-like Receptors를 통해 병원균을 인식하고 염증반응을 유도하여 적응면역계에 정보를 전달합니다.
2. 적응면역계와 항체(Adaptive Immunity and Immunoglobulins)

적응면역계는 높은 특이성, 다양성, 기억성, 자기/비자기 구분 능력을 특징으로 합니다. 항체(면역글로불린)는 2개의 중쇄와 2개의 경쇄로 구성되며, IgM, IgA, IgG, IgD, IgE 등 다양한 아이소타입이 존재합니다. 각 B세포는 고유한 항체를 생산하며, 항원 노출 후 클론 확장을 통해 다클론 항체를 생성합니다.
3. 항체 다양성 생성과 B세포 발달(Antibody Diversity and B-Cell Development)

항체 다양성은 V, D, J 유전자 분절의 무작위 조합, 체세포 재조합, 접합부 부정확성, 체세포 초변이를 통해 생성됩니다. B세포 발달 과정에서 중쇄 유전자가 먼저 재배열되고, Pre-BCR 신호를 통해 증식 후 경쇄 유전자가 재배열됩니다. 최종적으로 BCR이 형성되고, 항원 자극 시 막결합 Ig에서 분비형 항체로 전환됩니다.
4. MHC와 항원제시(MHC and Antigen Presentation)

MHC(주조직적합성복합체)는 Class I과 Class II로 나뉩니다. Class I은 모든 세포에 존재하며 세포질 항원을 제시하고 CD8+ 세포독성 T세포에 의해 인식됩니다. Class II는 전문 항원제시세포에만 존재하며 내재화된 항원을 제시하고 CD4+ 헬퍼 T세포에 의해 인식됩니다. 두 경로 모두 펩타이드를 세포표면에 제시하여 T세포 활성화를 유도합니다.
5. T세포 수용체와 T세포 발달(T-Cell Receptor and Development)

T세포 수용체(TCR)는 면역글로불린과 유사하게 V-J 또는 V-D-J 재조합을 통해 다양성을 획득합니다. T세포는 양성선택과 음성선택 과정을 거쳐 자기-MHC 인식 능력을 가진 세포만 생존합니다. CD8+ 세포독성 T세포와 CD4+ 헬퍼 T세포로 분화되며, 완전한 활성화를 위해 TCR 신호와 공동자극 신호(CD28-CD80/86)가 필요합니다.
6. 적응면역반응의 협력(Collaboration in Adaptive Response)

항원 감염 시 B세포는 항원을 내재화하여 MHC II 항원을 생성하고, 헬퍼 T세포의 TCR이 이를 인식합니다. CD40-CD40 리간드 결합을 통한 신호전달은 B세포의 완전한 활성화를 유도하며, 초변이와 클래스 스위칭을 일으켜 다양한 항체 생성을 시작합니다. IgM이 가장 먼저 분비되고 추가적 분화가 진행됩니다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. 주제1 선천성 면역계(Innate Immune System)

선천성 면역계는 인체의 첫 번째 방어선으로서 매우 중요한 역할을 합니다. 물리적 장벽, 화학적 방어물질, 그리고 선천성 면역세포들이 신속하게 병원체에 대응하는 능력은 감염 초기 단계에서 질병 진행을 크게 지연시킵니다. 특히 대식세포, 호중구, 자연살해세포 등이 즉각적인 반응을 보이는 것은 적응면역계가 활성화될 때까지 중요한 시간을 벌어줍니다. 다만 선천성 면역계만으로는 모든 병원체를 완벽하게 제거할 수 없으므로, 적응면역계와의 협력이 필수적입니다. 현대 면역학 연구에서 선천성 면역의 신호전달 메커니즘을 더 깊이 이해하는 것이 감염병 치료와 백신 개발에 큰 도움이 될 것으로 기대됩니다.
2. 주제2 적응면역계와 항체(Adaptive Immunity and Immunoglobulins)

적응면역계는 특이적 항원 인식과 면역기억을 통해 인체 방어의 정교한 메커니즘을 제공합니다. 항체는 이 체계의 핵심 분자로서 다양한 병원체를 특이적으로 인식하고 중화하는 능력이 뛰어납니다. 다섯 가지 면역글로불린 클래스(IgG, IgM, IgA, IgE, IgD)는 각각 다른 생리적 역할을 수행하며, 이러한 다양성은 다양한 감염 환경에 대한 효과적인 대응을 가능하게 합니다. 특히 IgG의 장기적 보호 효과는 백신 접종의 과학적 기초가 되며, 항체 기반 치료제 개발도 현대 의학에서 중요한 분야입니다. 적응면역계의 이러한 특이성과 기억성은 인류가 감염병을 극복할 수 있게 해주는 생물학적 자산입니다.
3. 주제3 항체 다양성 생성과 B세포 발달(Antibody Diversity and B-Cell Development)

항체 다양성의 생성 메커니즘은 생물학에서 가장 흥미로운 현상 중 하나입니다. V(D)J 재조합, 체세포 초변이, 그리고 클래스 전환 등의 과정을 통해 수십억 개의 서로 다른 항체가 만들어질 수 있다는 것은 진화적으로 매우 영리한 전략입니다. B세포의 발달 과정에서 양성 및 음성 선택을 통한 자가반응성 제거는 자가면역질환 예방에 중요합니다. 다만 이 과정이 완벽하지 않아 일부 자가면역질환이 발생하기도 합니다. 항체 다양성 생성의 원리를 더 깊이 이해하면 특정 항원에 대한 고친화성 항체 설계나 치료용 항체 개발이 더욱 효율적으로 이루어질 수 있을 것입니다.
4. 주제4 MHC와 항원제시(MHC and Antigen Presentation)

MHC 분자는 적응면역계의 언어 체계로서 T세포가 항원을 인식하기 위한 필수 요소입니다. MHC Class I과 Class II의 구분된 역할은 세포 내 감염과 세포 외 감염에 대한 차별화된 면역반응을 가능하게 합니다. 항원제시 과정의 정교함은 올바른 항원만을 선택적으로 제시하여 불필요한 면역반응을 최소화합니다. 다만 일부 병원체들이 MHC 발현을 억제하여 면역회피를 시도하는 것은 진화적 군비경쟁의 증거입니다. MHC의 다형성은 집단 수준에서 다양한 병원체에 대한 저항성을 제공하는 진화적 이점이 있습니다. 이러한 MHC 시스템의 이해는 장기이식 거부반응 예방과 암 면역치료 개발에 중요한 기초가 됩니다.
5. 주제5 T세포 수용체와 T세포 발달(T-Cell Receptor and Development)

T세포 수용체(TCR)는 항체와 유사한 다양성을 가지면서도 MHC-항원 복합체를 인식하는 특화된 구조를 가지고 있습니다. 흉선에서의 T세포 발달 과정은 양성 선택과 음성 선택을 통해 자가반응성을 제거하면서도 병원체 인식 능력을 유지하는 정교한 균형을 이룹니다. CD4+ 헬퍼 T세포와 CD8+ 세포독성 T세포의 분화는 면역반응의 방향을 결정하는 중요한 단계입니다. 다만 이 선택 과정이 완벽하지 않아 자가면역질환이나 면역결핍이 발생할 수 있습니다. T세포 발달의 메커니즘을 더 잘 이해하면 T세포 기반 암 면역치료(CAR-T 세포 치료)의 효율성을 높이고 부작용을 줄일 수 있을 것으로 기대됩니다.
6. 주제6 적응면역반응의 협력(Collaboration in Adaptive Response)

적응면역반응의 성공은 B세포, T세포, 항원제시세포 등 다양한 세포들 간의 정교한 협력에 달려 있습니다. 헬퍼 T세포의 사이토카인 분비는 B세포의 활성화와 항체 생성을 촉진하며, 세포독성 T세포는 감염된 세포를 직접 제거합니다. 이러한 협력 체계는 면역반응의 효율성을 극대화하면서도 과도한 염증을 방지하는 균형을 유지합니다. 조절 T세포의 역할은 면역반응을 적절히 제어하여 자가면역질환을 예방합니다. 다만 일부 병원체나 암세포는 이러한 협력 체계를 교란하여 면역회피를 시도합니다. 적응면역반응의 협력 메커니즘을 더 깊이 이해하면 감염병 치료, 암 면역치료, 그리고 자가면역질환 관리에서 더욱 효과적인 전략을 개발할 수 있을 것입니다.