면역원성
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1. 개요
면역원성은 면역 반응을 유도하는 항원의 특성을 의미한다. 항원의 계통발생적 거리, 분자 크기, 항원 결정기 밀도, 화학 조성 및 분해성은 면역원성에 영향을 미치는 요인이다. 단백질과 같은 물질은 면역원성이 뛰어나 백신의 개발에 활용된다. T 세포 항원 결정기는 면역원성, 특히 자가면역 질환 및 항약물항체 형성에 관여하며, 단클론항체의 면역원성은 치료 효과를 제한할 수 있다. 최근에는 인 실리코 스크리닝과 같은 면역정보학 알고리즘을 사용하여 치료제의 면역원성을 평가하고, 면역원성을 감소시키기 위한 노력이 이루어지고 있다.
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| 면역원성 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 정의 | 면역 반응을 유발하는 외부 물질의 능력 |
| 관련 용어 | 항원성 |
| 상세 정보 | |
| 특징 | 면역 반응 유발 능력 |
| 중요성 | 백신 개발, 단백질 치료제 평가 등에 중요함. |
| 영향 요인 | 물질의 크기, 복잡성, 투여 경로, 유전적 요인 등 |
| 활용 분야 | |
| 백신 개발 | 효과적인 백신 개발을 위해 면역원성 평가가 필수적임. |
| 단백질 치료제 | 단백질 치료제의 면역원성은 약효 감소 및 부작용을 유발할 수 있음. |
| 약물 개발 | 새로운 약물의 면역원성을 평가하여 안전성을 확보함. |
| 관련 연구 | |
| 연구 동향 | 면역원성 예측 기술, 면역 반응 조절 기술 개발 등이 활발히 진행 중임. |
| 참고 자료 | 관련 학술 논문 및 연구 보고서 참고 |
2. 항원 특성과 면역원성
면역원성은 항원의 여러 특성에 의해 영향을 받는다. 항원의 특성은 다음과 같다.
- '''계통발생적 거리''': 계통발생적 거리가 멀수록 면역원성이 커진다.
- '''분자 크기''': 분자 크기가 클수록, 특히 10 kDa보다 큰 분자일수록 면역원성이 크다.
- '''항원 결정기 밀도''': 항원결정기의 밀도가 높을수록 면역원성이 커진다.
- '''화학 성분 및 이질성'''
- 단백질 구조
- 합성 폴리머
- D-아미노산
- '''분해성''': MHC 펩타이드로 처리되어 T 세포에 제시될 수 있어야 면역원성을 가진다.
많은 지질과 핵산은 비교적 작은 분자이거나 면역원성이 없는 특성을 가지고 있다. 따라서 면역원성을 증가시켜 면역 반응을 유도하기 위해 단백질이나 다당류와 같은 항원 결정기와 접합해야 할 수 있다.[8]
2. 1. 계통발생적 거리
계통발생적 거리가 먼 항원이 보다 큰 면역원성을 지닌다.[1]2. 2. 분자 크기
분자 크기가 클수록 면역원성이 크다. 특히 10 kDa보다 큰 분자가 탁월하다.[1]2. 3. 항원 결정기 밀도
항원결정기의 밀도가 높을수록 면역원성이 더 커진다.[1]2. 4. 화학 조성 및 이질성
화학 조성 및 이질성은 면역원성에 영향을 주는 요소 중 하나이다.단백질과 몇몇 다당류는 면역원성을 가지고 있어 체액성 면역 반응을 유발할 수 있다.[27] 단백질 및 일부 지질/당지질은 세포 면역의 면역원으로 작용한다. 단백질은 다당류보다 면역원성이 훨씬 높다.[28]
2. 5. 분해성
큰 분자는 T 세포에 의해 MHC 펩타이드로 처리되어 제시될 수 있어야 면역원성을 가진다.[1]3. T 세포 항원 결정기와 면역원성
T 세포 에피토프(항원결정기)는 항원성과 원치 않는 면역원성을 유발하는 데 중요한 역할을 한다. T 세포 에피토프의 면역원성은 주요 조직 적합성 복합체(MHC, 또는 HLA) 분자에 결합하는 강도에 따라 결정된다. 결합 친화도가 높을수록 세포 표면에 더 잘 표시되어 면역 반응을 유도할 가능성이 커진다.[11][29]
단백질 약물 치료제(효소, 단클론 항체, 대체 단백질 등)나 백신이 투여되면, 항원전달세포(APC)인 B 세포 또는 수지상세포가 이를 펩타이드 형태로 T 세포에 제시한다. 이 과정에서 T 세포 에피토프는 면역 반응을 조절하는 핵심 요소로 작용한다.[46]
3. 1. T 세포 항원 결정기의 역할
T 세포 항원결정기 함량은 항원성에 관여하는 요소 가운데 하나이다. 같은 이유로 항약물항체의 형성에도 관여하여 원치 않는 면역원성을 유발할 수 있다. T 세포 항원결정기 면역원성의 주요 결정 요인은 T 세포 항원결정기가 주조직 적합성 복합체 분자에 결합하는 강도이다. 결합 친화도가 높으면 세포 표면 표식이 보다 두드러질 수 있다. T 세포 수용체는 감염된 세포 표면에 있는 특정 펩타이드에만 반응하기 때문에 이는 면역원성에 큰 영향을 미친다.[46]적응면역을 이용한 예방접종의 핵심 요소는 효소나 단클론 또는 대체 단백질과 같은 요소로 이루어진 단백질 약물 치료제나 백신을 투여하여 B 세포 또는 수지상세포와 같은 항원전달세포가 이를 항원으로 인식하고 감염된 세포에 특정 펩타이드를 표시하면 T 세포가 그것을 인식하고 감염된 세포를 죽이는 과정이다.
그런데 T 세포는 표시된 펩타이드만 인식할 뿐이어서 항원전달세포가 오류를 보이면 그것에 따라 잘못 작동할 수 밖에 없다. 예를 들어 재조합 트롬보포이에틴을 항원으로 인식하는 오류를 보이면 T 세포는 정상적인 혈소판을 공격하여 자가 면역 질환인 자가면역성 혈소판감소증이 발생한다. 원치 않는 면역원성의 형성은 자가 면역 질환의 원인이다.[46] 한편 치료를 위해 투입된 약물도 신체의 입장에서는 자기 자신이 아니기 때문에 항원으로 인식할 수 있고 이에 따라 약물이 면역원성으로 작용하면 항약물항체를 생성하여 약물의 작용을 막는다. 이 역시 원치않는 면역원성의 결과이다.
3. 2. T 세포 항원 결정기 결합 강도
T 세포 항원결정기 함량은 항원성에 관여하는 요소 가운데 하나이며, 항약물항체의 형성에도 관여하여 원치 않는 면역원성을 유발할 수 있다. T 세포 항원결정기 면역원성의 주요 결정 요인은 T 세포 항원결정기가 주조직 적합성 복합체 분자에 결합하는 강도이다. 결합 친화도가 높으면 세포 표면 표식이 보다 두드러질 수 있다. T 세포 수용체는 감염된 세포 표면에 있는 특정 펩타이드에만 반응하기 때문에 이는 면역원성에 큰 영향을 미친다.[46]3. 3. 자가면역질환과의 연관성
T세포 항원결정기 함량은 항원성에 관여하는 요소 가운데 하나이며, 항약물항체의 형성에도 관여하여 원치 않는 면역원성을 유발할 수 있다. T 세포 항원결정기 면역원성의 주요 결정 요인은 T 세포 항원결정기가 주조직 적합성 복합체 분자에 결합하는 강도인데, 결합 친화도가 높으면 세포 표면 표식이 보다 두드러질 수 있다. T세포 수용체는 감염된 세포 표면에 있는 특정 펩타이드에만 반응하기 때문에 이는 면역원성에 큰 영향을 미친다.[46]적응면역을 이용한 예방접종의 핵심 요소는 효소나 단클론 또는 대체 단백질과 같은 요소로 이루어진 단백질 약물 치료제나 백신을 투여하여 B세포 또는 수지상세포와 같은 항원전달세포가 이를 항원으로 인식하고 감염된 세포에 특정 펩타이드를 표시하면 T세포가 그것을 인식하고 감염된 세포를 죽이는 과정이다.
그런데 T세포는 표시된 펩타이드만 인식할 뿐이어서 항원전달세포가 오류를 보이면 그것에 따라 잘못 작동할 수 밖에 없다. 예를 들어 재조합 트롬보포이에틴을 항원으로 인식하는 오류를 보이면 T세포는 정상적인 혈소판을 공격하여 자가 면역 질환인 자가면역성 혈소판감소증이 발생한다. 원치 않는 면역원성의 형성은 자가 면역 질환의 원인이다.[46] 한편 치료를 위해 투입된 약물도 신체의 입장에서는 자기 자신이 아니기 때문에 항원으로 인식할 수 있고 이에 따라 약물이 면역원성으로 작용하면 항약물항체를 생성하여 약물의 작용을 막는다. 이 역시 원치않는 면역원성의 결과이다.
단백질 약물 치료제 또는 백신이 투여되면 B 세포 또는 수지상 세포와 같은 항원 제시 세포가 이러한 물질을 T 세포가 인식할 수 있는 펩타이드 형태로 제시한다. 이는 재조합 혈소판 생성 촉진 인자에 노출된 후 자가면역 혈소판 감소증과 특정 제형의 에리트로포이에틴과 관련된 순수 적혈구 무형성증과 같은 자가면역 질환 및 항약물항체를 포함한 원치 않는 면역원성을 초래할 수 있다.[11][29]
4. 단클론항체의 면역원성
치료용 단클론항체는 암, 류마티스 관절염을 비롯한 몇 종류의 질병 치료에 사용된다.[47] 단클론항체는 높은 면역원성으로 인해 치료 효능이 제한되거나 심각한 주입 반응을 일으킬 수 있다.[13]
유전공학의 발전으로 단클론항체의 면역원성을 줄일 수 있게 되었다. 실험용 쥐의 면역글로불린 사슬에서 상보적 영역을 인간화하여 키메라 항체를 제작하는 방식이 사용되었다.[49][50] 이를 통해 뮤린 단클론항체에서 보이던 극단적인 면역원성은 감소했지만, 모든 인간 단일 기원 단클론항체가 원치 않는 면역원성을 가질 수 있다는 문제는 여전히 남아있다.[16][17]
4. 1. 단클론항체 면역원성 기전
치료용 단클론항체는 암, 류마티스 관절염을 비롯한 몇 종류의 질병에 사용된다.[47] 단클론항체의 사용에서 높은 면역원성은 치료 효능을 제한하고 심각한 주입 반응을 보일 수 있다. 정확한 기전은 불분명하지만, 단클론항체의 주입 과정에서 비만 세포에 결합되어 있는 면역글로불린 E의 탈과립 현상으로 알러지와 비슷한 현상을 이끌어 내고 추가적인 사이토카인을 방출하는 것으로 추정된다.[48]
유전공학의 여러 혁신으로 단클론항체의 면역원성을 감소시킬 수 있었다. 유전공학적 단클론항체는 실험용 쥐의 면역글로불린 사슬에서 상보적 영역을 인간화하여 키메라 항체로 제작되었다.[49][50] 이로서 뮤린 단클론항체가 때때로 보이는 극단적 면역원성은 감소되었지만 모든 인간 단일 기원 단클론항체가 원치 않는 면역원성을 지녔을 수 있다는 추정은 해결되지 않은 문제로 남아있다.[51][52]
4. 2. 면역원성 감소를 위한 노력
치료용 단클론항체는 암, 류마티스 관절염을 비롯한 몇 종류의 질병에 사용된다.[47] 단클론항체의 사용에서 높은 면역원성은 치료 효능을 제한하고 심각한 주입 반응을 보일 수 있다. 정확한 기전은 불분명하지만, 단클론항체의 주입 과정에서 비만 세포에 결합되어 있는 면역글로불린 E의 탈과립 현상으로 알러지와 비슷한 현상을 이끌어 내고 추가적인 사이토카인을 방출하는 것으로 추정된다.[48]
유전공학의 여러 혁신으로 단클론항체의 면역원성을 감소시킬 수 있었다. 유전공학적 단클론항체는 실험용 쥐의 면역글로불린 사슬에서 상보적 영역을 인간화하여 키메라 항체로 제작되었다.[49][50] 이로서 뮤린 단클론항체가 때때로 보이는 극단적 면역원성은 감소되었지만 모든 인간 단일 기원 단클론항체가 원치 않는 면역원성을 지녔을 수 있다는 추정은 해결되지 않은 문제로 남아있다.[51][52]
5. 면역원성 평가 방법
면역원성 평가 방법에는 여러 가지가 있으며, 그 중 하나는 인 실리코 스크리닝이다. 인 실리코 스크리닝은 T 세포 항원결정기를 식별하기 위한 면역정보학 알고리즘을 사용한다. 단백질 서열을 9개의 아미노산 펩타이드(노나머 프레임)로 분석하고, 각 프레임을 6개의 공통 클래스 1 인간 백혈구 항원(HLA) 대립 유전자에 대해 결합 가능성을 평가한다.[46] 이를 통해 "면역원성 점수"를 추정하고, 잠재적 면역원성 "클러스터"를 식별할 수 있다. 인 실리코 스크리닝은 가상 시뮬레이션을 통해 치료제의 면역원성을 예측하여 임상 실험 전 치료제 개량을 가능하게 한다.[53]
5. 1. 인 실리코 스크리닝
면역원성의 위험 요소 중 하나인 T 세포 항원결정기는 이제 인 실리코 도구를 이용하여 비교적 정확하게 측정할 수 있다. T 세포 항원결정기를 식별하기 위한 면역정보학 알고리즘은 현재 단백질 치료제를 고위험군과 저위험군으로 분류하는 데 적용되고 있다. 이러한 분류는 면역 요법이나 백신이 원치 않는 면역원성을 유발하는지 여부를 평가하고 분석하는 작업이다.[53]한 가지 접근법은 단백질 서열을 중첩되는 9개의 아미노산 펩타이드, 즉 노나머 프레임으로 분석하는 것이다. 분석된 각 프레임을 전 세계 인구 대부분의 유전적 배경을 포괄하는 6개의 공통 클래스 1 인간 백혈구 항원(HLA) 대립 유전자 각각에 대해 결합 가능성을 평가한다.[46] 단백질을 기준으로 프레임 밀도를 계산하여 "면역원성 점수"를 추정할 수도 있다. 또한, 면역원성 점수가 높은 프레임의 밀집 구간에서 하위 영역 또는 잠재적인 면역원성의 "클러스터"를 식별할 수 있고 별도의 클러스터 점수를 계산하고 편집할 수도 있다.
인 실리코 스크리닝은 새롭게 개발될 단백질 치료제의 분자 구조를 이용한 가상 시뮬레이션으로 치료제의 면역원성을 예상할 수 있어 임상 실험 이전에 치료제 개량이 가능할 수 있도록 한다. 이 방법을 이용하면 많은 시간과 비용을 절약할 수 있기 때문에 대부분의 생명공학 회사가 단백질 치료제를 개발할 때 사용하고 있다.
5. 2. 면역정보학 알고리즘
T 세포 항원결정기는 면역원성의 위험 요소 중 하나로, 인 실리코 도구를 사용하여 비교적 정확하게 측정할 수 있다. 면역정보학 알고리즘은 T-세포 항원결정기를 식별하여 단백질 치료제를 고위험군과 저위험군으로 분류하는 데 적용된다. 이러한 분류는 면역 요법이나 백신이 원치 않는 면역원성을 유발하는지 평가하고 분석하는 작업이다.[53]단백질 서열을 9개의 아미노산이 중첩되는 노나머 프레임으로 분석하는 방법이 사용된다. 각 프레임은 전 세계 인구 대부분의 유전적 배경을 포괄하는 6개의 공통 클래스 1 인간 백혈구 항원(HLA) 대립 유전자 각각에 대해 결합 가능성을 평가한다.[46] "면역원성 점수"는 단백질을 기준으로 프레임 밀도를 계산하여 추정한다. 또한, 면역원성 점수가 높은 프레임이 밀집된 하위 영역, 즉 잠재적 면역원성의 "클러스터"를 식별하고 별도의 클러스터 점수를 계산하여 편집할 수 있다.
인 실리코 스크리닝은 새롭게 개발될 단백질 치료제의 분자 구조를 가상으로 시뮬레이션하여 치료제의 면역원성을 예측함으로써, 임상 실험 이전에 치료제 개량을 가능하게 한다. 이 방법은 시간과 비용을 절약할 수 있어 대부분의 생명공학 회사가 단백질 치료제 개발에 활용하고 있다.
5. 3. 임상 적용
T 세포 항원결정기는 면역원성의 위험 요소 중 하나이며, 이제 인 실리코 도구를 이용하여 비교적 정확하게 측정할 수 있다. T 세포 항원결정기를 식별하기 위한 면역정보학 알고리즘은 현재 단백질 치료제를 고위험군과 저위험군으로 분류하는 데 적용되고 있다. 이러한 분류는 면역 요법이나 백신이 원치 않는 면역원성을 유발하는지 여부를 평가하고 분석하는 작업이다.[53]한 가지 접근법은 단백질 서열을 중첩되는 9개의 아미노산 펩타이드, 즉 노나머 프레임으로 분석하는 것이다. 분석된 각 프레임을 전 세계 인구 대부분의 유전적 배경을 포괄하는 6개의 공통 클래스 1 인간 백혈구 항원(HLA) 대립 유전자 각각에 대해 결합 가능성을 평가한다.[46] 단백질을 기준으로 프레임 밀도를 계산하여 "면역원성 점수"를 추정할 수도 있다. 또한, 면역원성 점수가 높은 프레임의 밀집 구간에서 하위 영역 또는 잠재적인 면역원성의 "클러스터"를 식별할 수 있고 별도의 클러스터 점수를 계산하고 편집할 수도 있다.
인 실리코 스크리닝은 새롭게 개발될 단백질 치료제의 분자 구조를 이용한 가상 시뮬레이션으로 치료제의 면역원성을 예상할 수 있어 임상 실험 이전에 치료제 개량이 가능할 수 있도록 한다. 이 방법을 이용하면 많은 시간과 비용을 절약할 수 있기 때문에 대부분의 생명공학 회사가 단백질 치료제를 개발할 때 사용하고 있다.
참조
[1]
논문
Vaccine development
2011-08
[2]
논문
Immunogenicity of protein therapeutics
2007-11
[3]
논문
Immunogenicity of protein therapeutics: The key causes, consequences and challenges
2010-10
[4]
논문
The efficacy, effectiveness, and immunogenicity of influenza vaccines in Africa: a systematic review
https://eprints.whit[...]
2019-04
[5]
논문
Immunogenicity, effectiveness, and safety of measles vaccination in infants younger than 9 months: a systematic review and meta-analysis
2019-11
[6]
논문
Immunogenicity of high-dose trivalent inactivated influenza vaccine: a systematic review and meta-analysis
2019-03-04
[7]
서적
WHO Expert Committee on Biological Standardization
World Health Organization
2014
[8]
논문
Lipid antigens in immunity
2014-01-01
[9]
논문
The Modulation of Adaptive Immune Responses by Bacterial Zwitterionic Polysaccharides
2010
[10]
서적
Host Response to Biomaterials
Academic Press
[11]
논문
T cell epitope: Friend or Foe? Immunogenicity of biologics in context
https://digitalcommo[...]
2009-09-30
[12]
논문
Monoclonal Antibodies: A Review
2018-10-09
[13]
논문
Mechanisms of Drug-Induced Allergy
2009
[14]
논문
Immunogenicity of Innovative and Biosimilar Monoclonal Antibodies
2019-03-05
[15]
논문
Biotechnology and genetic engineering in the new drug development. Part II. Monoclonal antibodies, modern vaccines and gene therapy
2013-09
[16]
논문
Human Antibodies from Transgenic Mice
1995-01
[17]
논문
The impact of immunogenicity of TNFα inhibitors in autoimmune inflammatory disease. A systematic review and meta-analysis
2017-06
[18]
논문
Immunogenicity of Biotherapeutics: Causes and Association with Posttranslational Modifications
2016
[19]
논문
Vaccine development
2011-08
[20]
논문
Immunogenicity of protein therapeutics
2007-11
[21]
논문
Immunogenicity of protein therapeutics: The key causes, consequences and challenges
2010-10
[22]
논문
The efficacy, effectiveness, and immunogenicity of influenza vaccines in Africa: a systematic review
2019-04
[23]
논문
Immunogenicity, effectiveness, and safety of measles vaccination in infants younger than 9 months: a systematic review and meta-analysis
2019-11
[24]
논문
Immunogenicity of high-dose trivalent inactivated influenza vaccine: a systematic review and meta-analysis
2019-03-04
[25]
서적
WHO Expert Committee on Biological Standardization
World Health Organization
2014
[26]
논문
Lipid antigens in immunity
2014-01-01
[27]
논문
The Modulation of Adaptive Immune Responses by Bacterial Zwitterionic Polysaccharides
2010
[28]
서적
Host Response to Biomaterials
Academic Press
[29]
논문
T cell epitope: Friend or Foe? Immunogenicity of biologics in context
https://digitalcommo[...]
2009-09-30
[30]
논문
Monoclonal Antibodies: A Review
2018-10-09
[31]
논문
Mechanisms of Drug-Induced Allergy
2009
[32]
논문
Immunogenicity of Innovative and Biosimilar Monoclonal Antibodies
2019-03-05
[33]
논문
Biotechnology and genetic engineering in the new drug development. Part II. Monoclonal antibodies, modern vaccines and gene therapy
2013-09
[34]
논문
Human Antibodies from Transgenic Mice
1995-01
[35]
논문
The impact of immunogenicity of TNFα inhibitors in autoimmune inflammatory disease. A systematic review and meta-analysis
2017-06
[36]
논문
Immunogenicity of Biotherapeutics: Causes and Association with Posttranslational Modifications
2016
[37]
논문
Vaccine development
2011-08
[38]
논문
Immunogenicity of protein therapeutics
2007-11
[39]
논문
Immunogenicity of protein therapeutics: The key causes, consequences and challenges
2010-10
[40]
논문
The efficacy, effectiveness, and immunogenicity of influenza vaccines in Africa: a systematic review
2019-04
[41]
논문
Immunogenicity, effectiveness, and safety of measles vaccination in infants younger than 9 months: a systematic review and meta-analysis
2019-11
[42]
논문
Immunogenicity of high-dose trivalent inactivated influenza vaccine: a systematic review and meta-analysis
2019-03-04
[43]
논문
Lipid antigens in immunity
2014-01-01
[44]
논문
The Modulation of Adaptive Immune Responses by Bacterial Zwitterionic Polysaccharides
2010
[45]
서적
Host Response to Biomaterials
[46]
논문
T cell epitope: Friend or Foe? Immunogenicity of biologics in context
https://digitalcommo[...]
2009-09-30
[47]
논문
Monoclonal Antibodies: A Review
2018-10-09
[48]
논문
Mechanisms of Drug-Induced Allergy
2009
[49]
논문
Immunogenicity of Innovative and Biosimilar Monoclonal Antibodies
2019-03-05
[50]
논문
Biotechnology and genetic engineering in the new drug development. Part II. Monoclonal antibodies, modern vaccines and gene therapy
2013-09
[51]
논문
Human Antibodies from Transgenic Mice
1995-01
[52]
논문
The impact of immunogenicity of TNFα inhibitors in autoimmune inflammatory disease. A systematic review and meta-analysis
2017-06
[53]
논문
Immunogenicity of Biotherapeutics: Causes and Association with Posttranslational Modifications
2016
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