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[바이오토픽] 왜 T세포(T cell)인가?
생명과학 양병찬 (2021-02-15)
킬러 T세포(cytotoxic T cell)가 코로나바이러스 변이주에 대한 항체(antibody)의 대항마(對抗馬)로 주목받는 이유



 

T세포의 활성화: 내인성 항원(endogenous antigen) vs 외인성 항원(exogenous antigen)
 
(a) MHC-I은 내인성 항원에서 파생된 펩타이드를 제시한다: 세포 속의 항원이 프로테아좀(proteasome)에 의해 분해되면, 특이적인 펩타이드가 MHC-I에 로딩된다. 그 결과 탄생한 「MHC-I + 펩타이드 복합체」는 세포 표면으로 운반되어, CD8+ T세포의 수용체(TCR)에 의해 인식된다. 그리하여 활성화된 CD8+ T세포는 증식하여 「세포독성 T세포(cytotoxic T cell)」가 된다. 「세포독성 T세포」는 (MHC-I과 결합한, 동일한 항원을 제시하는) 다른 세포들을 살해할 수 있다.

(b) MHC-II는 외인성 항원에서 파생된 펩타이드를 제시한다: 항원제시세포(antigen-presenting cell)는 항원을 섭취(endocytosis)한 후, 리소좀(lysosome)을 이용해 분해한 펩타이드를 MHC-II에 로딩한다. 그 결과 탄생한 「MHC-II + 펩타이드 복합체」는 세포 표면으로 운반되어, CD4+ T세포에 의해 인식된다. 그리하여 활성화된 CD4+ T세포는 (MHC-II와 결합한, 동일한 항원을 제시하는) B세포를 활성화한다. 마지막으로, 활성화된 B세포는 (항체를 분비하는) 형질세포(plasma cell)와 기억 B세포(memory B cell)로 분화한다.
※ 출처: researchgate.net (참고 1)

 

항체(antibody)의 방어력에 부분적 내성(耐性)을 갖는 코로나바이러스 변이주에 대한 우려가, 또 다른 면역반응에 대한 관심을 불러 일으키고 있다. 과학자들은 특히 T세포(T cell)—바이러스에 감염된 세포를 겨냥하여 파괴하는 면역세포군(群)—에 주목하며, "설사 항체의 효능이 떨어지더라도 T세포가 COVID-19에 대항하는 면역성을 제공할 것"이라는 기대감을 내비치고 있다.

이제 연구자들은 'T세포가 지속적인 면역(lasting immunity)을 유지하는 데 도움이 된다'는 징후를 포착하기 위해, 가용 데이터를 조목조목 검토·분석하고 있다.

"변이 바이러스가 항체의 효능을 떨어뜨릴 수 있다는 것은 주지의 사실이지만, T세포가 그 대항마가 될 수 있다는 설(說)이 제기되고 있다"라고 뉴욕시티 소재 투자은행인 SVB 리링크(SVB Leerink)의 생명공학 애널리스트인 다이애너 그레이보시는 말했다. "그 견해는 생물학적 타당성이 높다. 우리는 데이터를 갖고 있지 않지만, 희망의 끈을 놓지 않고 있다."

코로나바이러스 백신 개발자들은 대체로 항체에 초점을 맞춰 왔는데, 거기에는 그럴 만한 이유가 있다"라고 캘리포니아 소재 라호야 면역학연구소(La Jolla Institute for Immunology)의 알레산드로 세테(면역학)는 말했다. "항체—특히 바이러스의 핵심적인 단백질에 결합하여 감염을 차단하는 항체—는 멸균면역(sterilizing immunity)의 열쇠를 쥐고 있다. 멸균면역은 질병의 중증도(severity)를 감소시킬 뿐만 아니라, 감염 자체를 예방할 수 있다."

멸균면역은 면역의 황금률(gold standard)로 간주되지만, 그것을 이루려면 전형적으로 대량의 항체가 요구된다. "그런 수준의 예방을 달성한다면 더 이상 바랄 나위가 없지만, 그걸 금과옥조로 받아들일 필요는 없다"라고 세테는 덧붙였다.

킬러세포

항체 말고도, 면역계는 T세포 군단을 생성함으로써 바이러스를 겨냥한다. T세포 중에서도 「킬러 T세포(또는 CD8+ T cell)」라고 알려진 면역세포는, 바이러스에 감염된 세포를 색출하여 파괴하는 역할을 수행한다. 그리고 「도움 T세포(또는 CD4+ T cell)」는 다양한 면역기능에 중요한데, 그중에는 항체 및 「킬러 T세포」의 생성을 촉진하는 기능이 포함되어 있다.

항체와 달리, T세포는 감염을 예방하지 않는다. 그도 그럴 것이, T세포는 바이러스가 세포에 침투한 후에만 행동을 개시하기 때문이다. 그러나 그들은 '일단 시작된 감염'을 퇴치하는 데 중요하다. "COVID-19의 경우, 「킬러 T세포」는 '경미한 감염'과 '입원을 요하는 중증 감염'의 차이를 만들 수 있다"라고 스웨텐 카롤린스카 연구소의 아니카 칼손(면역학)은 말했다. "만약 바이러스가 상기도(upper respiratory tract)에서 퍼져나가기 전에 '바이러스에 감염된 세포'를 살해할 수 있다면, 질병의 중증도에 영향을 미칠 수 있다." 또한 T세포는 감염자의 체내에서 순환하는 바이러스의 양을 제한할 수 있는데, 이는 지역사회에 배출되는 바이러스 입자의 수를 줄임으로써 전파력을 감소시킬 수 있다.

또한, T세포는 항체보다 변이 바이러스의 위협에 저항하는 힘이 강하다. 세테와 동료들의 연구에 따르면, SARS-CoV-2에 감염된 사람들은 전형적으로 (15~20개 이상의 상이한 코로나바이러스 단백질 단편을 겨냥하는) 다양한 T세포를 생성한다고 한다(참고 2). 그러나 '어떤 단백질 단편(斷片)이 표적으로 사용되는지'는 사람에 따라 다른데, 이는 하나의 집단이 엄청나게 다양한 올가미를 가진 T세포를 생성한다는 것을 의미한다. "T세포의 레퍼토리가 다양하다는 것은, 바이러스가 T세포에게 발각되지 않도록 변이하기가 매우 어렵다는 것을 시사한다"고 세테는 말했다. "이게 바로 T세포와 항체의 차이점이다."

이상과 같은 T세포의 특징에 착안하여, in vitro 연구에서 '남아공에서 발견된 501Y.V2(또는 B.1.351)라는 변이주가 기존의 코로나바이러스에 대한 항체에 부분적 내성을 갖는다'(참고 3; 한글번역)는 사실이 밝혀졌을 때, 연구자들은 다음과 같은 의문을 품었다. "T세포가 항체보다 변이주에 덜 취약하지 않을까?"

초기연구에서, 그게 사실임을 시사하는 결과가 나왔다. 2월 9일 발표된 출판전 논문에서(참고 4), 연구자들은 "코로나바이러스 백신이나 선행감염(previous infection)에 대한 T세포 반응의 대부분은, 최근 발견된 두 가지 변이주(501Y.V2 포함)에서 변이된 영역을 겨냥하지 않는다"라고 보고했다. 세테에 따르면, 그가 이끄는 연구팀도 예비연구에서 "T세포 반응의 대다수는 변이의 영향을 받지 않을 가능성이 높다"라는 결과를 얻었다고 한다.

"만약 T세포가 501Y.V2에 대항하는 활성을 유지한다면, 중증질환을 예방할 수 있을 것이다"라고 펜실베이니아 대학교 필라델피아 캠퍼스의 존 훼리(면역학)는 말했다. 그러나 그는, 현재까지 입수된 데이터만으로는 단정적으로 말할 수 없다고 경고한다. "우리는 불완전한 데이터에 기반하여 수많은 과학적·메커니즘적 정보를 얻어내려 애쓰고 있다. 그런 커다란 갭을 메우려면, 많은 데이터를 수집하여 다리를 건설해야 한다."

백신 업데이트

연구자들은 '501Y.V2에 직면하여 백신의 효능이 약화되고 있는지'에 대한 단서를 얻기 위해, 많은 코로나바이러스 백신에 대한 임상시험 데이터를 분석해 왔다. 지금까지 최소한 3가지 백신—노바백스가 만든 단백질 백신(protein vaccine), 존슨&존슨이 만든 원샷백신(single-shot vaccine), 옥스퍼드/아스트라제네카가 만든 백신—이 501Y.V2에 비교적 취약한 것으로 밝혀졌다.

옥스퍼드/아스트라제네카 백신의 경우, 취약성이 특히 두드러진다. 남아공에서 수집된 2,000건의 샘플에서 경증 COVID-19를 불과 22%밖에 예방하지 못한 것으로 나타났기 때문이다(참고 5). "그러나 그 임상시험의 규모가 너무 작은 데다 참가자들이 너무 젊어, 중증질환에 대한 결론을 내릴 수는 없다"라고 라호야 면역학연구소의 셰인 크로티(면역학)는 말했다.

일부 코로나바이러스 백신 개발자들의 경우, (T세포를 더욱 효율적으로 자극하는) 차세대 백신을 개발하는 방안을 모색하고 있다. "항체는 '세포 밖의 단백질(protein outside cell)'만을 탐지하며, 코로나바이러스 백신 중 상당수는 바이러스의 표면에 발현된 스파이크 단백질을 겨냥한다. 그러나 스파이크 단백질은 매우 가변적(quite variable)인데, 이는 '변이될 가능성이 높아, 새로 등장한 변이주가 항체를 회피하는 능력을 획득할 위험성이 상존한다'는 것을 의미한다"라고 칼손은 말했다.

"그와 대조적으로, T세포는 '감염된 세포 안에서 발현된 바이러스 단백질들(viral proteins expressed inside infected cell)'을 겨냥할 수 있는데, 그런 단백질 중 일부는 매우 안정적이다"라고 칼손은 말했다. 칼손의 말대로라면 "'스파이크 단백질보다 덜 변이하는 단백질'을 겨냥하는 백신을 설계하고, '여러 가지 단백질에서 포착된 표적'을 하나의 백신에 통합할 수 있다"라는 이야기가 된다.

캘리포니아주 에머리빌 소재 「그릿스톤 온콜로지(Gritstone Oncology)」라는 바이오업체는 실험적 백신을 설계하고 있는데, 그 백신의 특징은 두 가지 종류의 유전자 코드를 통합했다는 것이다. 그중 하나는 'T세포 반응을 촉발하는 것으로 알려진 여러 가지 코로나바이러스 단백질 단편들(fragments of several coronavirus proteins)'에 대한 유전자이고, 다른 하나는 '스파이크 단백질 완전체(full spike protein)—이는 확고한 항체반응을 담보할 수 있다—'에 대한 유전자다. 그릿스톤의 임상시험은 올해 1사분기 내에 시작될 예정이다.

그러나 그릿스톤의 사장인 앤드루 앨런의 바람은, 기존의 백신들이 새로운 변이주를 잘 물리치는 것으로 밝혀져 자사(自社)의 백신이 불필요하게 되는 것이다. "우리가 이 백신을 개발한 것은, 최악의 시나리오에 대비하기 위해서였다." 그는 말했다. "우리의 노력이 시간 낭비였던 것으로 밝혀지기를 바라지만, 유비무환(有備無患)이라는 말을 잊어서는 안 된다."

출처: [BRIC Bio통신원] [바이오토픽] 왜 T세포(T cell)인가? ( https://www.ibric.org/myboard/read.php?Board=news&id=327617 )