세포표면항원무리

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. 이 체계는 전 세계 연구실에서 생성한 단일클론항체를 이용하여 백혈구 표면 분자의 항원결정기(epitope^영어)를 분류하기 위해 고안되었다. 이후 다른 유형의 세포에도 적용되어 370개 이상의 세포표면항원무리와 아형이 밝혀졌다.

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).

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

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

3. 역사

1975년 쾰러와 밀스타인이 단일클론 항체 제작 방법을 확립하면서 CD 명명 체계의 기반이 마련되었다. 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. 제1회 회의에서는 약 140종류의 항체에서 CD1~CD15의 15종류의 CD가 결정되었다.

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, 2006년부터 워크숍 명칭을 HCDM 워크숍으로 변경했다.

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.

흔히 언급되는 CD 분자는 CD4와 CD8로, 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

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.

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