우리 학교 의과학대학원 이흥규 교수 연구팀이 만성 염증 질환에서 염증의 형성에 결정적인 역할을 하는 면역학적 시냅스의 형성 원리를 지난 4월 26일에 밝혔다. 정지웅 박사의 주도로 진행된 이번 연구는 국제 학술지 `세포 및 분자 면역학(Cellular & Molecular Immunology)’에 지난달 7일 온라인 게시됐다.
 

만성 질환 염증에서의 T세포 활성

우리 몸의 면역 세포인 T세포 중 CD4+T세포(Helper T cell)는  적응 면역 반응에서의 지휘관과 같은 역할을 하며 CD4+T세포의 활성화 정도가 염증 질환의 진행에 결정적인 역할을 한다. 이런 T세포의 활성화는 선천 면역계에서 외부에서 들어온 항원에 대해 적으로 인식할 때 특정한 표시를 하는 T세포의 항원 인식, 항원을 없애야 하는 물질인지 확인하는 CD28과 같은 보조 자극 활성화, T세포의 분화를 결정하는 사이토카인이라는 세 가지 자극을 통해 이루어지는 것으로 알려졌다. 

고전적으로는 이 세 가지 자극이 중요하다고 알려졌다. 최근에는 고전적으로 언급되는 이 3가지 자극 외에 T세포의 활성화 정도가 면역 반응의 양상을 결정하는데 중요하다고 여겨진다. 이러한 T세포의 활성화는 항원제시세포인 수지상세포가 항원 물질을 처리하면 세포 표면에 항원 물질을 발현하게 되고 수지상 세포 표면에 발현된 항원 물질이 T세포 수용체(TCR)와 결합하는 현상인 항원 인식이 일어나야 시작된다. 항원 인식이 발생하면 항원 물질과 결합한 TCR, CD28 등 중요한 단백질이 모이고 그 주변의 결합을 보강하는 분자들이 둘러 동심원 모양을 이루게 된다. 이렇게 여러 물질들이 단계별로 동심원을 이루었기에 양궁 과녁과 같은 모양으로 이해할 수 있다. 이런 양궁 과녁과 같은 모양의 여러 물질들의 집합은 면역학적 시냅스라고 하며 T세포의 활성화는 면역학적 시냅스의 형성에 의해 증폭되는 것으로 나타났다. 지금까지는 면역학적 시냅스의 구성 요소들만 알려져 있을 뿐 형성 원리는 밝혀져 있지 않았으나, 이번 연구를 통해 형성 원리가 밝혀졌다.
 

두 단백질의 결합을 통한 면역학적 시냅스 형성

연구팀은 수송 역할의 IFT20단백질과 내포 작용의 TSG101단백질이 각각 결핍된 CD4+T세포를 가지고 있는 쥐를 만들고 항원을 주입했을 때 정상적인 쥐에게서는 면역학적 시냅스가 형성되었으나, IFT20단백질과 TSG101단백질이 각각 결핍된 쥐에서는 면역학적 시냅스가 형성이 되지  않았고, T세포의 활성화, 포도당 대사 과정 및 세포호흡이 감소함을 확인했다. 이후 연구팀은 면역학적 시냅스의 이동에 있어 수송 역할을 하는 IFT20단백질과 내포 작용을 하는 TSG101 단백질이 서로 결합한다는 것을 세계 최초로 발견했다. 또한 연구팀은 이 과정이 면역학적 시냅스 형성과 더불어 T세포의 활성화 증폭과 포도당 대사 과정 및 세포호흡에 있어 매우 중요하다는 것을 밝혀냈다. 그러나 정 박사는 아직 TSG101, IFT20과 같은 단백질을 표적으로 하는 분자가 없어 치료에 적용하기에는 시기가 이르다고 밝혔다. 그러나 연구팀은 면역학적 시냅스의 형성 원리를 바탕으로 다음 연구를 계획 중이며, 향후 면역학적 시냅스를 표적으로 하는 치료가 등장할 것에 기대를 표했다.
 

주변 연구자와의 협력을 통한 성과 

정 박사는 T세포에 국한되어 IFT20단백질이 결핍된 쥐가 정상 쥐에 비해 천식과 유사한 기도의 염증이 감소함을 발견한 것이 이번 연구 논문의 시작이었다고 회상했다. 하지만, 이후 “연구 과정인 IFT20이 결핍된 T세포에서 어떠한 과정을 통해 쥐의 기도에 염증이 감소하는지 실험으로 증명하는 과정이 기초과학 실험의 경험이 전무한 의과대학 졸업자로서 생소했다”고 밝혔다. 특히, “IFT20의 결합할 가능성이 있는 단백질을 찾거나, IFT20와 TSG101 분자의 움직임을 시각화하는 과정에서 여러 부침을 겪었다”고 말했다. 

정 박사는 이런 슬럼프를 극복하는데, 지도교수님의 가르침과 연구실 구성원들의 지속적인 토론이 도움이 되었다고 하였다. 또한, 본인 연구실의 구성원들뿐만 아니라 여러 모임에서 의과학대학원내 다른 연구실의 연구자들과 교류를 통해서 해답의 실마리를 찾을 수 있었음을 밝혔다. 정 박사는 자신의 경험을 토대로 후배 연구자들에게 “연구하다 보면 막히는 부분이 있고, 슬럼프에 빠질 수 있다”고 이야기하였다. 이때, “혼자서만 해결하거나 포기하지 말고, 지도교수님과 주변 연구자들과의 적극적인 토론을 통해 질문에 대한 해답의 단서를 발견할 수 있을 것”이라고 조언하였다.