교차 반응성
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1. 개요
교차 반응성은 항원과 항체의 반응에서, 특정 항원에 대한 항체가 해당 항원이 아닌 다른 항원과도 반응하는 현상을 의미한다. 이는 의료 검사, 면역학, 알레르기 등 다양한 분야에서 나타날 수 있으며, 상황에 따라 혼란을 야기하거나 유용하게 활용될 수 있다. 의료 검사에서는 위양성 오류를 발생시키거나 특정 질병 진단에 도움을 줄 수 있으며, 면역학에서는 교차 방어를 제공하거나 특정 질병에 대한 면역 반응을 방해할 수 있다. 알레르기 분야에서는 특정 물질에 대한 알레르기가 다른 물질에 대한 알레르기로 이어지는 경우, 즉 알레르겐 간의 교차 반응성으로 나타나기도 한다.
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촉매는 화학 반응에서 자신은 소모되지 않으면서 반응 속도를 변화시키는 물질로, 활성화 에너지를 낮추는 새로운 반응 경로를 제공하여 반응 속도를 증가시키며, 균일계, 불균일계, 생체 촉매 등 다양한 종류가 있고 여러 산업 분야에서 활용된다. - 화학 반응 - 축합 반응
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면역억제는 면역계의 활동을 감소시키는 현상으로, 의도적으로는 장기 이식 거부 반응 방지나 자가면역 질환 치료를 위해 면역억제제를 사용하고, 비의도적으로는 질병으로 인해 발생하며 면역결핍질환을 유발할 수 있다.
| 교차 반응성 | |
|---|---|
| 교차 반응 | |
| 정의 | 항체와 면역원과는 다른 항원 간의 반응 |
| 상세 정보 | |
| 관련 용어 | 항체 항원 면역원 헤테로서브타이프 면역 (Heterosubtypic Immunity) |
2. 의료 검사에서의 교차 반응성
의료 검사에서 교차 반응성은 검사의 정확성을 떨어뜨리는 요인이 될 수 있지만, 때로는 유용한 정보를 제공하기도 한다. 예를 들어, 라텍스 고정 검사에서 대상 항원이 아닌 다른 항원과 응집이 발생하면 거짓 양성 오류가 발생할 수 있다. 반면, 이종 항체 검사처럼 다른 항원에 특이적인 항체를 이용하여 엡스타인-바 바이러스를 검출하는 경우도 있다.[1]
교차 반응성은 ELISA, RIA와 같은 면역 및 단백질 결합 기반 분석법의 유효성 검사를 위해 일반적으로 평가되는 매개변수이다. 이 경우 유사한 분석물에 대한 분석법의 반응을 비교하여 정량화하고 백분율로 표시한다. 관련 화합물에 대해 고정된 농도 범위를 사용하여 교정 곡선을 생성하고 검량선의 중간점(IC50)을 계산하고 비교하여, 표적 분석물질과 관련하여 가능한 간섭 화합물에 대한 분석 반응의 추정치를 제공한다.
2. 1. 신속 진단 검사
신속 진단 검사에서 교차 반응성은 거짓 양성 오류를 일으켜 혼란을 주거나, 때로는 도움이 되기도 한다. 예를 들어, 라텍스 고정 검사에서는 대상 항원이 아닌 다른 항원과 응집 반응이 일어나면 거짓 양성 결과가 나올 수 있다.[1] 다른 예로, 이종 항체 검사는 다른 항원에 특이적인 항체를 이용하여 엡스타인-바 바이러스를 검출하는데, 이는 교차 반응성이 유용하게 활용되는 경우이다.[1]2. 2. 이종 항체 검사
이종 항체 검사는 다른 항원에 대한 특이성을 가진 항체를 사용하여 엡스타인-바 바이러스 감염을 진단하는 방법으로, 교차 반응성을 유용하게 활용하는 예시이다.[1]2. 3. 면역 분석법
교차 반응성은 ELISA, RIA와 같은 면역 및 단백질 결합 기반 분석법의 유효성 검사에서 일반적으로 평가되는 매개변수이다. 이 경우, 일반적으로 다양한 유사 분석물에 대한 분석 반응을 비교하여 정량화하고 백분율로 표시한다. 실제로 관련 화합물을 선택하기 위해 고정된 농도 범위를 사용하여 교정 곡선을 생성하고, 검량선의 중간점(IC50)을 계산하여 비교한다. 이 그림은 표적 분석물질과 관련하여 가능한 간섭 화합물에 대한 분석 반응의 추정치를 제공한다.2. 4. 약물 개발 응용
조직 교차 반응성 검사는 치료용 항체의 안전성 평가를 위해 필수적인 과정이다. 이는 면역조직화학에 기반한 표준 방법으로, 임상 1상 연구 전에 수행된다.[1] 신약 스크리닝 과정에서 면역 측정법을 사용하는 뇨 검사에서 교차 반응성은 위양성 결과를 유발할 수 있다.[1]3. 면역학에서의 교차 반응성
면역학에서 교차 반응성은 항체가 면역원과 다른 항원에 반응하는 현상을 말한다. 교차 반응성이 반드시 교차 방어를 제공하는 것은 아니다.[2] 면역 반응을 생성하는 독소는 반응을 자극하는 에피토프를 갖게 된다. 단백질을 변성시키면 기능을 '무력화'할 수 있지만, 면역계가 면역 반응을 갖도록 하여 환자를 해치지 않고 면역력을 생성할 수 있다.
3. 1. 교차 면역 (교차 방어 면역)
교차 면역은 한 병원체에 대한 면역 반응이 다른 병원체에 대한 방어력을 제공하는 현상을 의미하기도 한다.[2] 그러나 교차 반응성이 반드시 교차 방어를 의미하지는 않는다. 어떤 경우에는 교차 반응성이 파괴적으로 작용하여 면역 반응을 방해하거나 저하시킬 수도 있다.적응 면역계의 면역 반응은 이를 자극하는 항원(면역원이라고 함)에 특이적이다. 그러나 많은 자연 발생 항원은 실제로 여러 에피토프를 포함하는 거대분자(예: 병원체, 독소, 단백질, 꽃가루)의 혼합물이다. 바이러스와 같은 복합 항원과의 접촉은 바이러스의 다양한 거대분자뿐만 아니라 각 거대분자의 개별 에피토프에 대한 여러 면역계 반응을 자극한다. 예를 들어, 파상풍 독소는 단일 단백질 거대분자 항원이지만 단백질의 단백질 3차 구조가 많은 다른 에피토프를 생성하므로 많은 면역 반응을 자극한다.
교차 반응성은 여러 종류의 독감으로 인해 인플루엔자 백신에 영향을 미치며, 한 종류에 반응하여 생성된 항원이 다른 종류에 대한 방어를 제공할 수 있다.[3] 그러나 교차 반응성이 반드시 밀접하게 관련된 바이러스 사이에 있을 필요는 없다. 예를 들어, 인플루엔자 바이러스 특이적 CD8+ T 세포와 C형 간염 바이러스 항원 사이에는 교차 반응성이 있다.[4]
3. 2. 적응 면역계
적응 면역계의 반응은 이를 자극하는 항원(면역원이라고 함)에 특이적이다. 그러나 많은 자연 발생 항원은 실제로 여러 에피토프를 포함하는 거대분자(예: 병원체, 독소, 단백질, 꽃가루)의 혼합물이다. 바이러스와 같은 복합 항원과 접촉하면 바이러스의 다양한 거대분자뿐만 아니라 각 거대분자의 개별 에피토프에 대한 여러 면역계 반응이 나타난다. 예를 들어 파상풍 독소는 단일 단백질 거대분자 항원이지만, 단백질의 단백질 3차 구조로 인해 많은 다른 에피토프가 생성되므로 다양한 면역 반응을 유발한다.[2]3. 3. 인플루엔자 백신
교차 반응성은 여러 종류의 독감으로 인해 인플루엔자 백신에 영향을 미치며, 한 종류에 반응하여 생성된 항원이 다른 종류에 대한 방어를 제공할 수 있다.[3] 그러나 교차 반응성이 반드시 밀접하게 관련된 바이러스 사이에 있을 필요는 없다. 예를 들어, 인플루엔자 바이러스 특이적 CD8+ T 세포와 C형 간염 바이러스 항원 사이에는 교차 반응성이 있다.[4]4. 알레르기에서의 교차 반응성
알레르기에서의 교차 반응성은 병원체와 비병원체(예: 음식) 사이, 또는 서로 다른 비병원체 사이에서 발생할 수 있다.
4. 1. 알레르겐 교차 반응성
병원체와 비병원체(예: 음식)에서 발견되는 단백질 사이, 혹은 심지어 두 개의 비병원체 사이에서도 교차 반응성이 일어날 수 있다. 예를 들어, 헤베인 유사 단백질 도메인은 라텍스와 바나나 사이의 알레르겐 교차 반응성의 가능한 원인이다.[6][12]동일하거나 다른 종의 관련 없는 단백질에 있는 동일한 탄수화물 구조에 의해서도 교차 반응성이 발생할 수 있다. 이러한 교차 반응성 탄수화물 결정인자(CCDs)는 알레르기 진단에서 문제가 되는데, 모든 환자의 약 5분의 1이 코어 α1,3-결합 푸코스를 포함하는 Asn-결합 올리고당(N-글리칸)에 대한 IgE 항체를 나타내기 때문이다.[7][13] CCD는 알레르기 증상을 유발하지 않는 것으로 보이기 때문에, CCD에 대한 IgE 결합에 기반한 양성 체외 검사는 위양성으로 간주해야 한다.
;교차 반응의 예
- 해파리에 쏘여 생긴 폴리글루탐산(PGA)에서 낫토 알레르기[14]
- 특정 진드기에 물림으로써 알파갈 알레르기(포유류 육류 알레르기)[15]
- 라텍스 알레르기 환자의 30-50%가 아보카도, 바나나, 밤, 키위 등의 과일과도 알레르기 증상이 있으며, 반대로 과일 알레르기 환자는 11% 정도가 라텍스에 대해 알레르기 증상을 일으킨다.[16]
4. 2. 교차 반응성 탄수화물 결정인자 (CCD)
교차 반응성 탄수화물 결정인자(Cross-reactive carbohydrate determinants, CCDs)는 동일하거나 다른 종의 관련 없는 단백질에 있는 동일한 탄수화물 구조에 의해 발생할 수 있다. 이러한 CCDs는 알레르기 진단에서 문제가 되며, 전체 환자의 약 5분의 1이 코어 α1,3-결합 푸코스를 포함하는 Asn-결합 올리고당(N-글리칸)에 대한 IgE 항체를 나타낸다.[7] CCD는 알레르기 증상을 유발하지 않는 것으로 보이기 때문에, CCD에 대한 IgE 결합에 기반한 양성 체외 검사는 위양성으로 간주해야 한다.[7]4. 3. 교차 반응의 예 (일본어 문서)
참조
[1]
논문
False-positive interferences of common urine drug screen immunoassays: a review
2014-09
[2]
논문
Cross-immunity experiments between different species or strains of Leishmania in rhesus macaques (Macaca mulatta)
2004-09
[3]
논문
Significant cross reactive antibodies to influenza virus in adults and children during a period of marked antigenic drift
2014-06
[4]
논문
Defining the directionality and quality of influenza virus-specific CD8+ T cell cross-reactivity in individuals infected with hepatitis C virus
2008-03
[5]
논문
Cross-React: a new structural bioinformatics method for predicting allergen cross-reactivity
2017
[6]
논문
Hevein-like protein domains as a possible cause for allergen cross-reactivity between latex and banana
1998-12
[7]
논문
The role of protein glycosylation in allergy
2007
[8]
논문
False-positive interferences of common urine drug screen immunoassays: a review
2014-09
[9]
논문
Cross-immunity experiments between different species or strains of Leishmania in rhesus macaques (Macaca mulatta)
2004-09
[10]
논문
Significant cross reactive antibodies to influenza virus in adults and children during a period of marked antigenic drift
2014-06
[11]
논문
Defining the directionality and quality of influenza virus-specific CD8+ T cell cross-reactivity in individuals infected with hepatitis C virus
2008-03
[12]
논문
Hevein-like protein domains as a possible cause for allergen cross-reactivity between latex and banana
1998-12
[13]
논문
The role of protein glycosylation in allergy
2007
[14]
웹사이트
サーファーと納豆？ 食物アレルギーを引き起こす意外な組み合わせ - クローズアップ現代
https://www.nhk.jp/p[...]
2023-04-26
[15]
웹사이트
Alpha-gal syndrome
https://www.cdc.gov/[...]
2023-04-14
[16]
논문
ラテックスアレルギー 病態生理と診断・治療
https://doi.org/10.2[...]
2015
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