항원형
1. 개요
항원형은 특정 항원에 대한 항체를 사용하여 검체 내 항원의 종류를 확인하는 혈청형 검사에서 사용되는 개념이다. 혈청형은 알려진 항원에 결합하는 항혈청을 사용하여 유기체의 혈청형을 결정하는 과정이며, 다원자 항혈청과 단원자 항혈청으로 구분된다. 혈청형 검사는 퀼룽 반응, 슬라이드 응집 반응 검사, 보체 결합 반응 검사, 라텍스 고정 검사, 면역 분석법 등 다양한 방법으로 수행되며, 최근에는 핵산 서열을 기반으로 하는 분자 혈청형 결정 방법도 사용된다.
면역계는 세포의 혈청형에 따라 '자신' 또는 '비자신' 세포를 구별하며, 인간의 경우 주로 사람 백혈구 항원(HLA)에 의해 결정된다. 혈청형의 차이는 장기 이식 시 면역 거부 반응을 일으킬 수 있으며, 수혜자와 기증자의 HLA 일치를 통해 이러한 영향을 줄일 수 있다.
세균은 표면에 다양한 항원을 가지며, 이를 통해 혈청형을 구분할 수 있다. 주요 세균 항원으로는 O 항원, H 항원, K 항원 등이 있으며, 카우프만-화이트 분류법은 살모넬라의 혈청형을 명명하는 데 사용된다. 또한, 대장균, 시겔라, 살모넬라, 폐렴 연쇄상구균 등 주요 세균은 고유한 혈청형으로 분류된다. 말라리아 병원체, 톡소플라스마 곤디, 크루스 트리파노소마 등 다른 유기체 역시 혈청형으로 분류될 수 있다.
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혈청학 -
혈청전환
혈청전환은 감염이나 백신 접종에 대한 면역 반응으로 유기체의 혈액 내에 특정 항체가 생성되어 혈청 검사로 감지되는 과정으로, 감염병 진단과 백신 효과 평가에 활용된다. -
혈청학 -
혈청 상태
혈청 상태는 특정 질병의 진단과 관리에 활용되며, HIV/AIDS 확산 방지 및 자가면역질환 진단에도 중요한 지표이다. -
미생물학 -
GFAJ-1
GFAJ-1은 고농도 비소 환경에서 생장하며 비소를 이용하여 생장할 수 있다는 논란이 있었던 박테리아이다. -
미생물학 -
발효
발효는 미생물이 유기물을 분해하여 에너지를 얻는 과정으로, 다양한 유기물을 이용하여 에탄올, 젖산 등 다양한 대사산물을 생성하며, 식품 보존, 발효식품 제조, 바이오에탄올 생산 등 산업 전반에 활용되는 산소의 유무와 관계없는 이화 작용이다.
2. 혈청형 검사
혈청형 검사는 특정 항원에 대한 항체를 사용하여 검체 내 항원의 종류를 확인하는 검사 방법이다.
살모넬라균의 혈청형은 세포 표면의 "O" 항원과 "H" 항원의 조합으로 결정된다. "O" 항원은 다당류 단백질 최말단에 의해, "H" 항원은 편모(단백질)의 항원에 의해 결정된다. 카우프만-화이트 분류법은 이러한 항원 조합을 바탕으로 2,600개 이상의 살모넬라 혈청형을 분류한다.
혈청형을 결정하기 위해 전통적으로 슬라이드 응집 반응이 사용된다. 이 방법은 항원과 항체가 반응하여 덩어리를 생성하는 원리를 이용한다. 항혈청은 여러 항원을 감지하는 '다원자' 항혈청과 특정 항원만 감지하는 '단원자' 항혈청으로 나뉜다. 예를 들어, HLA-A9는 HLA-A23과 HLA-A24로 세분화된 '광범위' 혈청형이다.
2.1. 검사 방법
다양한 항혈청을 사용하여 검체와 반응시켜 항원-항체 반응을 확인한다. 현미경을 이용한 퀼룽 반응, 슬라이드 응집 반응, 보체 결합 반응 검사, 라텍스 고정 검사, 다양한 면역 분석법 등이 사용된다. 최근에는 핵산 서열을 기반으로 한 분자 혈청형 검사 방법도 사용되고 있는데, 이는 일종의 유전자형 결정이다. 이러한 방법은 표면 항원 결정 대립 유전자 분석을 통해 더 빠른 결과를 얻을 수 있다. 그러나 항원 결정 유전자 발현에 영향을 미치는 요인을 고려하지 못할 수 있으므로, 결과가 전통적인 혈청형 결정과 항상 일치하지는 않는다.
3. 장기 이식에서의 역할
인체의 면역 체계는 세포 표면에 있는 사람 백혈구 항원(HLA)을 통해 자신의 세포와 외부에서 온 세포를 구별한다. HLA가 자신의 것과 일치하지 않는 세포는 외부 침입으로 인식되어 면역 반응을 일으킨다. 이러한 이유로 유전적으로 동일하지 않은 사람 간의 장기 이식은 이식 거부 반응을 유발할 수 있다.
장기 이식 시에는 기증자와 수혜자의 HLA 형이 최대한 일치해야 이식 거부 반응을 줄일 수 있다. 수혜자와 잠재적 기증자의 혈청형을 모두 검사하여 가장 가까운 HLA 일치를 확인함으로써 이식 거부 반응을 줄일 수 있다.
3.1. HLA (인간 백혈구 항원)
인간의 면역계는 세포의 혈청형에 따라 '자신' 또는 '비자신' 세포를 구별할 수 있다. 사람의 경우 이러한 혈청형은 주로 사람 백혈구 항원(HLA)에 의해 결정되며, 이는 주조직 적합성 복합체(MHC)의 인간 버전이다. HLA는 A, B, C, DR, DQ, DP 등 여러 유전자좌에 의해 결정된다.
비자신으로 결정된 세포는 일반적으로 면역계에 의해 외부 물질로 인식되어 혈구 응집과 같은 면역 반응을 일으킨다. 혈청형은 개인 간에 크게 다르기 때문에, 한 사람의 세포가 다른 사람에게 주입될 경우, 해당 세포는 자체 혈청형과 일치하지 않으므로 비자신으로 인식된다. 이러한 이유로 유전적으로 동일하지 않은 인간 간의 이식은 종종 이식 거부 반응을 유발한다. 이러한 영향은 수혜자와 잠재적 기증자의 혈청형을 모두 검사하여 가장 가까운 HLA 일치를 결정함으로써 줄일 수 있다.
3.1.1. HLA 유전자좌별 혈청형
| | 혈청형 수 || 광범위 항원 || 세분 항원 | |||
|---|---|---|---|
| HLA-A | 25 | 4 | 15 |
| HLA-B | 50 | 9 | |
| HLA-C* | 12 | 1 | |
| HLA-DR | 21 | 4 | |
| HLA-DQ | 8 | 2 | |
| HLA-DP* | |||
| * DP와 많은 Cw는 형별 검사를 위해 SSP-PCR이 필요하다. | |||
4. 세균의 혈청형
대부분의 세균은 혈청형 검사로 구별할 수 있는 항원성 물질을 표면에 생성한다. 세균의 혈청형을 구분하는 대표적인 방법 중 하나는 카우프만-화이트 분류법으로, 살모넬라의 혈청형을 명명하는 데 기초가 된다. 현재까지 2,600개 이상의 서로 다른 살모넬라 혈청형이 확인되었다. 살모넬라 혈청은 세포 표면 항원의 조합으로 결정되는데, "O" 항원은 다당류 단백질 최말단에 의해, "H"항원은 편모(단백질)의 항원에 의해 결정된다.
박테리아 혈청형을 확인하는 과정은 박테리아의 변이를 나타내는 표면 항원의 공식을 찾는 것에서 시작한다. 항원 공식을 결정하는 전통적인 방법은 슬라이드 응집 반응이다. 항원과 항체 사이의 응집은 특정 항혈청으로 이루어지며, 항원과 반응하여 덩어리를 생성한다.
4.1. 주요 세균 항원
* 거의 모든 그람 음성 세균 종은 외막에 지질다당류 층을 생성한다. 항체에 접근 가능한 지질다당류의 가장 바깥 부분은 O 항원이다. O 항원의 변이는 생합성 경로 또는 빌딩 블록을 세포 외부로 이동시키는 데 사용되는 수송체의 유전적 차이로 인해 발생할 수 있다.
* 운동성 세균의 편모는 혈청형 검사에서 H 항원이라고 불린다. 편모 구성 요소의 미세한 유전적 차이는 항체에 의해 감지 가능한 변이를 초래한다.
* 일부 세균은 혈청형 검사에서 K 항원이라고 불리는 다당류 캡슐을 생성한다.
지질다당류 (O) 및 캡슐 (K) 항원은 그 자체로 중요한 병원성 인자이다.
일부 항원은 분류군 내에서 불변한다. 이러한 항원의 존재는 종 수준 이하의 분류에는 유용하지 않지만, 식별에 도움이 될 수 있다. 한 예로 모든 장내세균목에 공통적인 장내세균 공통 항원 (ECA)이 있다.
4.2. 주요 세균별 혈청형
E. coli은 O, H, K 항원을 조합하여 다양한 혈청형으로 분류된다. O 항원은 187가지가 있지만, 이 중 6개는 목록에서 제거되었고 3개는 실제로 LPS를 생성하지 않는다. 대장균은 53개의 H 항원과 최소 72개의 K 항원을 가지고 있다.
Shigella는 운동성이 없고 편모를 생성하지 않으므로 O 항원으로만 분류되며, 4개의 "종"에 걸쳐 48개의 혈청형이 존재한다.
Salmonella는 카우프만-화이트 분류법에 따라 O 항원과 H 항원의 조합으로 2,600개 이상의 혈청형이 확인되었다.
Streptococcus pneumoniae은 93가지 캡슐 혈청형을 가지고 있다.