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세포표면항원무리

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1. 개요

세포표면항원무리(CD)는 백혈구 표면 분자의 항원결정기를 분류하기 위해 고안된 명명 체계로, 1982년 파리에서 열린 국제 워크숍에서 처음 제시되었다. 이 체계는 단일클론항체를 이용하여 세포 표면에 있는 분자를 특정하며, CD 번호와 함께 세포 집단의 특성을 나타내는 데 사용된다. CD 체계는 면역표현형에서 세포 표지자로 활용되어 세포를 정의하고, 면역 기능과 세포를 연관 짓는 데 기여한다. CD4, CD8, CD34, CD20 등은 임상적으로 활용되며, CD 분자는 항원 인지, 성장 인자 수용체 작용, 면역 조절 등 다양한 생리학적 기능을 수행한다.

2. 명명 체계

세포표면항원무리(CD) 명명체계는 1982년 파리에서 열린 제1회 사람 백혈구 분화 항원(HLDA) 국제 워크숍에서 제시되어 정립되었다.[36][37][4][5] 이 체계는 전 세계 연구실에서 생성한 단일클론항체를 이용하여 백혈구 표면 분자의 항원결정기(epitope영어)를 분류하기 위해 고안되었다. 이후 다른 유형의 세포에도 적용되어 370개 이상의 세포표면항원무리와 아형이 밝혀졌다.[6]

표면 분자가 두 개의 특정한 단일클론항체와 결합하면 CD 번호가 할당된다. 특성이 잘 밝혀지지 않았거나 하나의 단일클론항체에만 결합하는 분자는 임시로 "w"를 붙여 표기한다(예: CDw186).[6]

세포 집단에서 특정 CD 분자 발현 유무는 '+', '-' 기호로 표시한다(예: CD34+, CD31-).[8] 이는 줄기세포의 전형적인 특징으로, 완전히 분화한 내피세포와는 반대되는 특성이다. 세포 집단은 CD 발현 변산도를 나타내는 hi, mid, low 등으로 정의되기도 한다.[8]

CD 번호는 워크숍에서 결정된 순서대로 부여되었으며, 번호 자체에는 특별한 의미가 없다. 여러 종류의 분자가 존재하는 것이 밝혀지면서 CD1a~CD1d와 같이 가지 번호를 붙이기 시작했다.[28]

3. 역사

1975년 쾰러와 밀스타인이 단일클론 항체 제작 방법을 확립하면서 CD 명명 체계의 기반이 마련되었다.[25] 1970년대 말부터 1980년대 초반에 많은 단일클론 항체가 확립되었고, 백혈구 표면에 존재하며 백혈구 기능이나 분화의 마커가 되는 분자가 다수 동정되었다. 그러나 같은 항원에 대해 연구자에 따라 다른 이름이 붙는 등 명명이 혼란스러워짐에 따라, 1982년 파리에서 제1회 사람 백혈구 분화 항원(HLDA) 국제 워크숍이 개최되었다. 이 회의에서 여러 시설에서 단일클론 항체를 평가하고, 항체 인식 항원의 상동성을 클러스터 분석으로 군별하여, 동일 항원에 대한 항체군에 동일한 CD 번호를 할당하였다.[26] 제1회 회의에서는 약 140종류의 항체에서 CD1~CD15의 15종류의 CD가 결정되었다.[23]

이후 HLDA 워크숍은 2~4년에 한 번씩 개최되어, 많은 CD 번호를 결정했다. 초기에는 백혈구 표면 항원 분류를 목적으로 했으나, 이후 적혈구, 혈소판, 혈관 내피세포, 섬유아세포 등 다양한 세포 표면 분자로 범위가 확장되었다. 이에 따라 2004년 HLDA 위원회는 워크숍의 목적을 인간 세포 분화 항원(HCDM) 연구·분류로 변경하고,[27] 2006년부터 워크숍 명칭을 HCDM 워크숍으로 변경했다.

워크숍도시연도CD 할당참고 문헌
I파리19821-15[9]
II보스턴198416-26[10]
III옥스퍼드198627-45[11]
IV198946-78[12]
V보스턴199379-130[13]
VI고베1996131-166[14]
VII해로게이트2000167-247[15]
VIII애들레이드2004248-339[16]
IX바르셀로나2010340-364[17]
X울릉공2014365-371


3. 1. HLDA 및 HCDM 워크숍

4. 면역표현형

CD 체계는 일반적으로 면역표현형에서 세포 표지자로 이용되어 세포의 표면에 있는 분자에 따라 세포를 정의할 수 있게 한다. 세포 표지자는 특정한 면역 기능과 세포를 연관지을 때 사용한다. 단 하나의 세포표면항원무리를 이용하여 세포 집단을 정의하는 것은 드물지만, 여러 표지자를 결합하여 면역계 내에서 매우 구체적으로 세포를 정의할 수 있다.

CD 분자는 유세포분석을 포함하여 세포를 분류하는 다양한 기법에서 이용된다.

세포 유형CD 표지자
줄기세포CD34+, CD31-, CD117
모든 백혈구 무리CD45+
과립구CD45+, CD11b, CD15+, CD24+, CD114+, CD182+[39]
단핵구CD45+, CD14+, CD114+, CD11a, CD11b, CD91+,[39] CD16+[40]
T 림프구CD45+, CD3+
보조 T 세포CD45+, CD3+, CD4+
조절 T 세포CD4, CD25, FOXP3(전사 인자)
세포독성 T 세포CD45+, CD3+, CD8+
B 림프구CD45+, CD19+ 혹은 CD45+, CD20+, CD24+, CD38, CD22
혈소판CD45+, CD61+
자연살해세포CD16+, CD56+, CD3-, CD31, CD30, CD38



흔히 언급되는 CD 분자는 CD4CD8로, 각각 보조 T 세포와 세포독성 T 세포의 표지자이다. 각 T 세포의 세포표면항원무리는 CD3+와 조합으로 정의된다. 다른 백혈구 중에 CD4와 CD8을 발현하는 세포가 있기 때문이다. 예를 들어 대식세포는 CD4를 낮은 수준으로 발현하고, 수지상세포는 CD8을 높은 수준으로 발현한다. 인간 면역결핍 바이러스(HIV)는 보조 T 세포의 표면에 있는 CD4와 케모카인 수용체에 결합하여 세포 내로 들어가고, CD4+ 보조 T 세포를 파괴한다. 따라서 혈액에 있는 CD4 및 CD8 T 세포 비율을 이용하여 HIV 감염 진행 정도를 파악할 수 있다.

4. 1. 주요 CD 표지자와 세포 유형

CD 번호별칭주요 발현 세포기능
CD1dR3APCMHC 클래스 I 유사 분자. 당지질과 인지질을 제시하여 NKT를 활성화한다.
CD4T4TMHC 클래스 II 인식, HIV가 감염될 때의 표적 분자
CD8αT8T, 골수계 DCMHC 클래스 I 인식
CD20B1B, 여포성 DC성숙 B세포 마커, 리툭시맙의 표적 분자
CD34조혈 줄기 세포조혈 줄기 세포 마커
CD80B7.1, CD28L, CTLA-4L성숙 DC, T 세포 활성화의 공동 자극 분자, DC의 성숙 마커
CD86B7.2활성화 DC, T 세포 활성화의 공동 자극 분자, DC의 성숙 마커
CD133조혈 줄기 세포조혈 줄기 세포 마커
CD134OX40활성화 TT 세포의 공동 자극 분자
CD152CTLA-4조절 T 세포면역 관문 마커


4. 2. 임상적 응용

CD4와 CD8은 각각 보조 T 세포와 세포독성 T 세포의 표지자로 활용되며, HIV 감염 진행 정도를 파악하는 데 사용된다. CD34는 조혈모세포의 표지자로, 백혈병 등 혈액 질환 진단 및 치료에 중요한 역할을 한다. CD20은 B 림프구의 표지자로, 류마티스 관절염 등의 자가면역질환 치료제 개발에 활용되었다.

5. 생리학적 기능

CD 분자는 백혈구를 정의하는 데 매우 유용할 뿐만 아니라, 대부분 중요한 기능을 담당한다. CD4와 CD8은 항원 인지에 필수적이다. CD135 등 다른 세포표면항원무리는 성장인자에 대한 세포 표면 수용체로 작용한다.

최근, CD47이 대식세포에 대한 항탐식 신호를 가지고 자연 살해 세포(NK 세포)를 억제한다는 사실이 밝혀졌다. 이는 CD47을 면역 거부를 약화시키는 잠재적인 표적으로 적용할 수 있게 하였다.

CD 번호별칭주요 발현 세포기능
CD1dR3APCMHC 클래스 I 유사 분자. 당지질과 인지질을 제시하여 NKT를 활성화한다.
CD4T4TMHC 클래스 II 인식, HIV가 감염될 때의 표적 분자
CD8αT8T, 골수계 DCMHC 클래스 I 인식
CD20B1B, 여포성 DC성숙 B세포 마커, 리툭시맙의 표적 분자
CD34조혈 줄기 세포조혈 줄기 세포 마커
CD80B7.1, CD28L, CTLA-4L성숙 DC, T 세포 활성화의 공동 자극 분자, DC의 성숙 마커
CD86B7.2활성화 DC, T 세포 활성화의 공동 자극 분자, DC의 성숙 마커
CD133조혈 줄기 세포조혈 줄기 세포 마커
CD134OX40활성화 TT 세포의 공동 자극 분자
CD152CTLA-4조절 T 세포면역 관문 마커



최근에는 CD152(CTLA-4)등 특정 CD 분자들을 표적으로 하여 면역 반응을 조절하는 면역항암제가 개발 및 활용되고있다.

참조

[1] 논문 A simple guide to the terminology and application of leucocyte monoclonal antibodies
[2] 웹사이트 HCDM, responsible for HLDA workshop and CD molecules http://www.hcdm.org/[...] Human Cell Differentiation Molecules Council (successor to the HLDA Workshops) 2016-04-21
[3] 논문 CD molecules 2006--human cell differentiation molecules.
[4] 논문 "[Human leukocyte differentiation antigens]"
[5] 논문 Charakterisierung einer Serie von monoklonalen Antikörpern gegen humane T-Zellen
[6] 논문 CD molecules 2006 — Human cell differentiation molecules 2007-01
[7] 논문 Monoclonal Antibodies to Human Cell Surface Antigens
[8] 논문 GATA3 and the T-cell lineage: essential functions before and after T-helper-2-cell differentiation 2009-02
[9] 서적 Leucocyte Typing: Human Leucocyte Differentiation Antigens Detected by Monoclonal antibodies Berlin: Springer-Verlag 1984
[10] 서적 Leukocyte Typing II New York: Springer-Verlag 1985
[11] 서적 Leucocyte Typing III. White Cell Differentiation Antigens. Oxford University Press 1987
[12] 서적 Leucocyte Typing IV Oxford University Press 1989
[13] 서적 Leucocyte Typing V: White cell differentiation antigens Oxford University Press 1995
[14] 서적 Leucocyte Typing VI Garland Publishing 1997
[15] 서적 Leucocyte Typing VII Oxford University Press 2002
[16] 논문 CD molecules 2005: human cell differentiation molecules 2005-11-01
[17] 논문 Proceedings of the 9th International Workshop on Human Leukocyte Differentiation Antigens. March 2010. Barcelona, Spain. 2011-01-30
[18] 웹사이트 CD Antigens http://docs.abcam.co[...] abcam 2014-11-22
[19] 논문 Identification and characterization of a novel monocyte subpopulation in human peripheral blood
[20] 웹사이트 CRISPR Gene Editing Makes Stem Cells 'Invisible' to Immune System | UC San Francisco https://www.ucsf.edu[...] 2019-02-18
[21] 논문 Hypoimmunogenic derivatives of induced pluripotent stem cells evade immune rejection in fully immunocompetent allogeneic recipients. 2019
[22] 간행물 CD분류 —HLDA에서HCDM으로—
[23] 서적 "Leucocyte typing: Human leucocyte differentiation antigens detected by monoloclonal antibodies." Springer-Verlag, Berlin 1984
[24] 논문 "CD molecules 2006 - Human cell differentiation molecules."
[25] 논문 Continuous cultures of fused cells secreting antibody of predefined specificity.
[26] 간행물 CD분류와 면역
[27] 논문 "CD molecules 2005: human cell differentiation molecules."
[28] 간행물 CD분류의 새로운 전개
[29] 논문 "CD antigens 1993."
[30] 간행물 "CD antigens 1996: updated nomenclature for clusters of differentiation on human cells. IUIS/WHO Subcommittee on CD Nomenclature."
[31] 논문 "Human Leucocyte Differentiation Antigen nomenclature: update on CD nomenclature. Report of IUIS/WHO Subcommittee."
[32] 문서
[33] 논문 A simple guide to the terminology and application of leucocyte monoclonal antibodies
[34] 웹인용 HCDM, responsible for HLDA workshop and CD molecules http://www.hcdm.org/[...] Human Cell Differentiation Molecules Council 2009-06-01
[35] 논문 Nomenclature of CD molecules from the Tenth Human Leucocyte Differentiation Antigen Workshop https://pubmed.ncbi.[...]
[36] 저널 Human leukocyte differentiation antigens
[37] 저널 Charakterisierung einer Serie von monoklonalen Antikörpern gegen humane T-Zellen
[38] 저널 GATA3 and the T-cell lineage: essential functions before and after T-helper-2-cell differentiation 2009-02
[39] 웹인용 CD Antigens https://docs.abcam.c[...] abcam 2014-11-22
[40] 저널 Identification and characterization of a novel monocyte subpopulation in human peripheral blood http://bloodjournal.[...] 2014-11-21



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