선천면역 vs 후천면역: 면역계 기초 개념 총정리

우리는 매일 수많은 미생물에 노출되어 있다. 공기 중에는 눈에 보이지 않는 수많은 미생물들이 있지만 그렇다고 항상 병에 걸려있지는 않다. 바로 면역계 때문이다.

#항상성(homeostasis)

우리 몸은 항상 일정한 상태를 유지하려는 성질을 가지고 있으며, 이러한 성질을 항상성이라 부른다.

항상성은 보통 되먹임 체계(feedback system)을 기반으로 이루어진다. 여기에는 음성 되먹임(negative feedback)과 양성 되먹임(positive feedback)이 있으며, 주된 작용 기전은 negative feedback이다.

negative feedback이 작용하는 대표적인 경우는 체온조절과 혈당량 조절이 있다. 혈당량 조절의 경우, 음성 피드백 이외에 길항작용이라는 이름으로 불리기도 한다.

*음성 피드백=음성되먹임=negative feedback

#선천성 면역 vs 후천성 면역

면역계는 크게 선천 면역과 후천 면역으로 나눌 수 있다.

하나는 선천면역, 다른 하나는 후천 면역이다. 선천성 면역의 경우, 태어날 때 부터 가지고 태어난다. 비특이적이며 즉각적이고 빠른 반응을 한다는 특징을 가진다. 반면, 후천 면역의 경우, 특이적이며 느리지만 정교하다는 특징을 갖는다. 또한 후천 면역에서는 가장 중요한 ‘기억’을 형성하게 된다.

표로 정리하면 다음과 같다.

선천면역	후천면역
빠름	느리고 정교함
비특이적	특이적
면역 기억 없음	기억 형성

# 선천면역과 후천면역의 작동 방식

1) 선천 면역이 작용하는 과정은 다음과 같다.

예를 들어, 피부에 상처가 생겨 그 틈으로 병원체가 침입한다. 그러면 대식세포(macrophage)는 식세포 작용(phagocytosis)을 통해 병원체를 제거한다. 이 과정에서 염증 반응이 일어나며, 통증과 발열감을 동반하기도 한다.

2) 후천 면역의 경우에는 위에서 언급했듯이 특이적이다.

후천면역에는 대표적으로 B cell과 T cell이 있으며, 일부는 memory cell로 남아 이후 동일한 항원이 다시 침입했을 때 더욱 빠르게 반응한다.

#선천 면역과 후천면역의 연관성

이 부분은 추후 조금 더 자세히 다뤄 볼 예정이기 때문에 간단히 용어 정리 정도만 하고 넘어가려고 한다. (추가되면 링크를 삽입해두겠다.)

1) DC(Dendritic Cell): 항원을 포획해 T세포에 전달하는 항원제시세포(APC)

2) Antigen presentation: antigen을 세포 표면에 올려 T cell이 인식할 수 있도록 하는 과정

3) MHC(Major Histocompatibility Complex): 항원 조각을 세포 표면에 제시하는 단백질 복합체
– class Ⅰ: 거의 모든 cell에 존재함
– class Ⅱ: APC에만 있음

선천면역과 후천면역은 독립적으로 작동하는 것이 아니라 서로 긴밀하게 연결되어 면역 반응을 형성한다. 선천면역은 병원체를 빠르게 억제하고, 후천면역은 보다 정교하고 특이적인 방식으로 병원체를 제거한다.

#면역계의 이상 반응 – 질병

1) 자가면역질환

위 질환은 면역계가 외부에서 침입한 병원체 같은 외부 물질을 공격해서 없애야 하는데, ‘나 자신’을 병원체로 인식하여 공격하게 되는 면역 질환이다. SLE(전신홍반성루푸스)는 B cell의 비정상적인 autoantibody 생성이 중요한 역할을 하는 대표적인 자가면역질환이다. 현재 외국에서는 CAR-T 치료제를 많이 활용하고 있다. 이 경우에, 병의 활성도가 다시 높아지지 않는 관해 상태에서 꽤 오랜 시간 지낼 수 있는 것으로 알려져 있다. 다만, 아직 임상에 적용한지 오래되지 않아, 정확한 효과는 더 지켜봐야 알 수 있다.

2) 알레르기

알레르기는 종류가 굉장히 다양하다. 음식 알러지, 꽃가루 알러지, 동물 털 알러지 등등… 굉장히 많다. 어떻게 보면, 꽃가루와 음식 그리고 동물 털과 같은 모든 것들이 우리 몸이 아니라 외부 물질이기 때문에 면역 반응이 일어나는 것이 당연하다고 생각할 수 있다. 그러나 알레르기는 원래 무해한 물질에 대해 면역계가 과도하게 반응하는 현상이다. 발생 원인은 유전적 요인과 환경적 요인이 복합적으로 작용하며, 위생 가설(hygiene hypothesis)은 그 원인 중 하나로 제시되고 있다.

3) cytokine storm

‘사이토카인 폭풍’이라는 말을 코로나 19가 대유행을 하면서 누구나 한 번씩은 들어봤으리라 생각한다. 우선, cytokine은 면역세포 사이의 신호 전달에 사용되는 단백질로, 염증 반응과 면역세포 활성화에 관여한다. 다만 이러한 cytokine이 과도하게 분비될 경우, 병원체만 제거하는 것이 아닌 정상 조직에도 염증 반응을 일으키게 되는데, 이를 cytokine storm이라고 부른다. 과도한 면역 반응이라는 점에서 자가면역질환과 일부 공통점을 가진다.

#치료에서 면역의 쓰임

이러한 면역계는 문제를 일으키면 질병이 되기도 하지만, 반대로 잘 사용하면 치료제로도 이용할 수 있다.

1) monoclonal antibody

한글로 번역하면 단클론 항체이다. 일반적으로 면역 반응이 일어날 때에는 여러 B세포가 동시에 활성화되기 때문에 다양한 항체가 생성되고 이를 polyclonal antibody라고 한다. 반면, monoclonal antibody는 하나의 B cell clone이 한 가지의 항체를 만들어내기 때문에 붙은 이름이다. monoclonal antibody는 hybridoma 기술과 recombinant DNA technology 등을 이용해 제작된다. 또한, 초기 monoclonal antibody는 생쥐 유래 항체가 많았지만, 면역 반응을 줄이기 위해 현재는 chimeric, humanized, fully human antibody 형태로 발전하였으며, 하나의 epitope만 정확히 인식하도록 만든 Antibody이다.

2) CAR-T

항체의 표적 인식 능력과 T cell의 살상 능력을 결합한 치료제이다. 원래 T cell이 TCR(T cell receptor)로 antigen을 인식하는데, 여기에 CAR라는 새로운 인식 장치를 추가하는 것이다. CAR이란, chimeric antigen receptor로 환자유래 T cell에 CAR 유전자를 삽입해 발현시킨다. 증식시킨 후, 환자에게 다시 주입시키면 기존 TCR과 달리 MHC에 의존하지 않고 직접 항원을 인식할 수 있으며, 암세포를 바로 공격할 수 있게 된다. 한계점이 있다면, 현재 상용화 되어 있는 CAR-T 치료제는 대부분 혈액암을 대상으로 한다는 것이다. 고형암에 대한 어려움을 포함해 자세한 내용은 다른 포스팅에서 다룰 예정이다.

Some illustrations were created with AI-assisted tools.