항원

3. 항원의 유형

면역원은 체내에 들어왔을 때 면역 반응을 일으키는 물질로서 항상 고분자물질(예: 단백질, 다당류)이다. 면역원의 면역반응을 일으키는 능력은 숙주에 흔한 정도, 분자의 크기, 화학적 구성의 차이에 달려있다.

3. 1. 면역원 (Immunogen)

3. 2. 내성원 (Tolerogen)

3. 3. 알레르겐 (Allergen)

4. 항원의 유래

항원은 그 기원에 따라 분류할 수 있다.

• '''외인성 항원'''(Exogenous antigens)은 흡입, 섭취 또는 주사 등을 통해 외부에서 체내로 들어온 항원을 말한다. 항원제시세포(APC)가 세포내식작용이나 식세포작용을 통해 항원을 섭취한 뒤, 이를 조각내어 항원 세포벽이나 단백질을 외부에 제시한다. 제시된 항원은 class II 주조직적합복합체(MHC)에 걸쳐 있으며, 헬퍼 T 세포가 이를 인지한다. T세포 중 일부는 주조직적합복합체 단백질에 의하여 활성화되어 사이토카인을 분비한다. 사이토카인은 세포독성 T세포, B 세포, 대식세포 등 다른 면역세포를 활성화하여 면역체계를 가동시킨다. 외인성 항원에 대한 면역계의 반응은 종종 잠복감염(무증상 감염)이다. 일부 항원은 처음에는 외부 항원으로 시작하여 나중에 내재 항원이 된다(예: 세포 내 바이러스). 감염된 세포가 파괴되면 세포 내 항원이 순환계로 되돌아갈 수 있다.

• '''내인성 항원'''(Endogenous antigens)은 정상 세포의 세포 대사 과정 또는 바이러스 또는 세포 내 박테리아 감염으로 인해 정상 세포 내에서 생성된다. 그런 다음 이 단편들은 MHC 제1종 분자와 복합체를 이루어 세포 표면에 제시된다. 활성화된 세포독성 CD8⁺ T 세포가 이들을 인식하면, T 세포는 독소를 분비하여 감염된 세포의 용해 또는 세포자멸사를 유발한다. 세포독성 세포가 단지 자가 단백질을 제시하는 세포를 죽이지 않도록 하기 위해, 세포독성 세포(자가 반응성 T 세포)는 관용(음성 선택)의 결과로 제거된다. 내생 항원에는 이종 항원(이종성), 자가 항원, 이디오토프 항원 또는 동종 항원(동종성)이 포함된다. 때때로 항원은 자가면역 질환에서 숙주 자체의 일부가 된다.^[21]

• '''자가 항원'''(autoantigens)은 일반적으로 특정 자가면역질환에 걸린 환자의 면역계에 의해 인식되는 자가단백질 또는 단백질 복합체(경우에 따라 DNA나 RNA도 포함)를 말한다. 정상적인 상태라면 이러한 자가단백질은 면역계의 표적이 되어서는 안 되지만, 자가면역질환에서는 이들과 관련된 T세포가 제거되지 않고, 오히려 공격을 한다.

• '''종양 항원'''(Tumor antigens)은 종양 세포 표면의 MHC 제1형 또는 MHC 제2형 분자에 의해 제시되는 항원이다. 이러한 세포에서만 발견되는 항원을 종양 특이적 항원(TSA)이라고 하며, 일반적으로 종양 특이적 돌연변이의 결과이다. 더 흔한 것은 종양 세포와 정상 세포에 의해 제시되는 항원으로, 종양 관련 항원(TAA)이라고 한다. 이러한 항원을 인식하는 세포독성 T 림프구는 종양 세포를 파괴할 수 있다.^[18][35] 종양 항원은 예를 들어 돌연변이 수용체의 형태로 종양 표면에 나타날 수 있으며, 이 경우 B 세포에 의해 인식된다.^[18][35] '''신생항원'''(신항원, 네오항원, neoantigen)은 정상적인 인간 게놈에는 전혀 존재하지 않는 항원을 가리킨다. 비변이 자가 단백질과 비교하여 신생항원은 이들 항원에 대해 이용 가능한 T세포 풀의 특성이 중추성 T세포 관용의 영향을 받지 않기 때문에 종양 제어 용도에 적합하다. 신생항원에 대한 T세포 반응성을 체계적으로 분석하는 기술이 이용 가능하게 된 것은 최근의 일이다.^[18][35] 자궁경부암과 일부 두경부암과 같은 바이러스 관련 종양에서는 바이러스의 오픈 리딩 프레임(open reading frame)에서 유래하는 에피토프(epitope)가 신생항원 풀(pool, 축적)에 기여한다.^[18][35] 바이러스 병인을 갖지 않는 인간 종양의 경우, 종양 특이적인 DNA 변화에 의해 새로운 펩타이드(네오에피토프)가 생성된다.^[18][35]

4. 1. 외인성 항원 (Exogenous antigens)

4. 2. 내인성 항원 (Endogenous antigens)

4. 3. 자가 항원 (Autoantigens)

4. 3. 1. 자가면역질환과 자가 항원

4. 4. 종양 항원 (Tumor antigens)

4. 4. 1. 종양 항원과 면역 치료

5. 항원의 조건

항원이 면역 반응을 일으키기 위해서는 다음과 같은 조건들이 필요하다.

• 크기: 분자량이 500Da 이하의 작은 분자는 면역반응을 일으키지 않는다.
• 세포의 인식여부: 주조직 적합성 복합체(Major Histocompatibility Complex)에 의해 면역세포가 항원을 인식할 수 있어야 한다. 보통 세포들이 항원이 될 수 있는 분자를 탐식 작용으로 끌어들여 소화한 후 주조직적합복합체에 그 조각을 붙여서 세포 밖으로 제시(presenting)한다. 이 과정을 통해 면역체계를 담당하는 세포들이 항원을 인식할 수 있게 된다.
• 면역학적 관용: 자신의 몸 속에 있는 분자들을 인식하는 면역 세포들은 면역세포의 발달 과정에서 걸러져 면역학적 관용의 대상이 된다. 즉, 자기자신의 분자는 면역 반응의 대상이 되지 않는다. 면역학적 관용을 인공적으로 유도할 수 있는데 과다한 면역 반응의 결과인 각종 알레르기의 치료는 이러한 관용을 유도함으로써 가능하다.
• 자가면역질환: 자기 자신의 조직 분자일지라도 면역세포에 노출되지 않았다면 면역반응을 일으킬 수 있다. 직접 혈액과 접촉하지 않는 관절 속의 연골조직이나 눈의 수정체 등은, 성장한 후(면역기능이 생긴 후) 혈액속으로 그 조직의 일부가 흘러들어가는 경우 면역반응을 유발할 수 있다. 이로 인해 자가면역질환들이 생겨난다고 알려져 있다.

6. 항원 특이성

항원 특이성은 숙주 세포가 항원을 고유한 분자 실체로 특이적으로 인식하고 다른 항원과 정교하게 구별하는 능력이다.^[2][7] 항원 특이성은 주로 항원의 측쇄 배열에 기인한다.^[2] 이는 측정 가능하며, 선형일 필요도 없고 속도 제한 단계나 방정식을 따를 필요도 없다.^[2][7] T세포와 B세포는 모두 획득면역계의 세포 구성 요소이다.^[2][4]

7. 항원의 의학적 이용

의학에서는 세포 표면의 기능성 분자를 항원-항체 반응을 이용한 유무 검사에 사용한다. 따라서 세포 표면에 발현하는 물질은 아직 동정되지 않은 물질이라도 검사 대상이 되며, 이들을 모두 항원이라고 부른다.

항원의 발현은 종양 세포의 성질을 판정하는 데 유용한 소견이며 빈용된다. 혈중에 나타난 항원은 종양 마커라고 불리며, 종양의 조기 발견 및 검색, 수술 후 추적 관찰에 중요하다.

또한, 암의 표면에는 암 특이적인 암 항원이 존재하며, 암 항원을 표적으로 한 면역 요법으로 암 백신 요법 등이 암 치료에 응용되고 있다.

그리고, 면역 세포가 가진 주요 조직 적합 항원(MHC, 인간의 경우 특히 HLA라고 부른다)은 자기와 타자의 인식을 관장하는 중요한 센서이며, HLA의 형(백혈구형)은 장기 이식, 특히 골수 이식 시에 적합하게 해야 한다.

7. 1. 질병 진단

7. 2. 암 치료

7. 3. 장기 이식

참조

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