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Research

새로운 면역세포치료제 개발을 위한 선천성 T 세포의 발달 경로 규명

  • 조회. 369
  • 등록일. 2020.09.01
  • 작성자. 홍보팀

단일 세포 수준의 전사체 분석을 통해 선천성 T 세포의 다양성 및 발달 경로 규명에 성공
감염성질환, 자가면역질환, 암 등 새로운 면역세포 치료법 개발 기대

 

김종경 대구경북과학기술원(DGIST) 뉴바이올로지전공 교수이다.

 

  DGIST는 뉴바이올로지전공 김종경 교수팀이 포스텍 이유정, 김상욱 교수 연구팀과 함께 항원인 병원균과 접촉하지 않고도 면역력을 갖추는 선천성 T 세포의 다양성 및 발달 경로를 규명했다고 31일(월) 밝혔다.  

 최근 유행하고 있는 코로나 바이러스를 포함한 각종 병원균과 암세포를 제거하는데 필수적인 역할을 담당하는 면역 T 세포는 균질한 단일 세포군이 아닌, 10여 종 이상의 다양한 아형(subtype)으로 존재한다. 그 중 최근 밝혀진 선천성 T 세포 (innate T cell)는 우리 인체에서 전체 T 세포의 20-30%를 차지한다. 

 선천성 T 세포는 다른 T 세포들과 달리, 병원균을 아직 만나지 않은 발달 단계에서부터 활성화된 형태로 만들어져 폐, 장, 피부 등 병원균의 접촉이 빈번한 곳에서 그 기능을 발휘한다. 따라서 이들 세포의 발달 과정과 기능을 잘 이해한다면 향후 각종 면역 질환이나 종양 등의 치료제 개발에 응용할 수 있을 것으로 기대된다. 하지만 그 생성과정이나 역할에 대해 잘 알려지지 않았다.

 이에 연구팀은 사람과 마우스에 공통으로 존재하는 3 가지 종류의 선천성 T 세포인 자연 살해 T 세포 (natural killer T cell), 감마 델타 T 세포 (γδ T cell), MAIT (mucosal-associated invariant T cell)의 발달과정에 주목했다.

 분석 결과 세 종류의 선천성 T 세포는 독립적인 분화 과정을 가지는 것이 아니라, 전구체 단계에서 매우 유사한 발달 과정을 거쳐 각기 세 가지 서로 다른 성질의 활성화 세포로 분화하는 것을 확인했다. 또한 각종 전사 인자 결핍 마우스에서 유전체 검사 결과 예측된 발달 모형을 검증하고 사람 간에 비슷한 아형의 세포가 있음을 확인했다.

 DGIST 뉴바이올로지전공 김종경 교수는 “이번 연구를 통해 별개의 다른 세포 집단으로 생각했던 자연 살해 T 세포, 감마 델타 T 세포, MAIT가 서로 매우 유사한 발달 및 활성화 경로를 거친다는 것을 규명했다.”며 “향후 보다 정교하게 선천성 T 세포의 활성을 제어할 수 있는 방법을 개발해, 각종 면역 질환, 암의 면역세포치료제 개발에 이용할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

 이번 연구 성과는 포스텍 이유정, 김상욱 교수 연구팀과 공동으로 진행했으며, 네이쳐 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF=12.121)에 8월 31일자 온라인 게재됐다. 아울러 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 지원하는 국가마우스표현형분석사업, 선도연구센터지원사업(자성기반 라이프케어 연구센터)으로 수행됐다.

 

   연구결과개요 

 

Single-cell RNA sequencing identifies shared differentiation paths of mouse thymic innate T cells
      Minji Lee, Eunmin Lee, Seong Kyh Han, Yoon Ha Choi, Dong-il Kwon, Hyobeen Choi, Kwanghwan Lee, Eun Seo Park, Min-Seok Rha, Dong Jin Joo, Eui-Cheol Shin, Sanguk Kim, Jong Kyoung Kim, You Jeong Lee

 

선천성 T 세포는 다른 T 세포들과 달리 항원을 아직 만나지 않은 발달 단계에서부터 활성화된 형태로 만들어져 폐, 장, 피부 등 병원균의 접촉이 빈번한 곳에서 그 기능을 발휘한다. 이러한 선천성 T 세포의 발달 과정과 기능을 잘 이해한다면 각종 면역 질환(감염성질환, 만성염증질환, 자가면역질환, 암)의 면역세포치료제 개발에 응용할 수 있다. 본 연구에서는 사람과 마우스에 공통으로 존재하는 세 종류의 선천성 T 세포인 자연 살해 T 세포 (natural killer T cell), 감마 델타 T 세포 (γδ T cell), MAIT (mucosal-associated invariant T cell)를 단일 세포 전사체 분석 및 생물 정보학 기법을 이용하여 면역 T 세포 수용체의 다양성을 확인하였다. 세 종류의 선천성 T 세포는 독립적인 분화 과정을 가지는 것이 아니라 전구체 단계에서 매우 유사한 발달 과정을 거쳐 각기 세 가지 서로 다른 성질의 활성화 세포로 분화하는 것을 확인하였다. 또한 각종 전사 인자 결핍 마우스에서 유전체 검사 결과 예측된 발달 모형을 검증하고 사람 간에 비슷한 아형의 세포가 있음을 확인하였다. DOI  10.1038/s41467-020-18155-8

 

   연구성과문답 

Q. 이번 성과 무엇이 다른가?

선천적 T 세포의 아형인 자연 살해 T 세포, 감마 델타 T 세포, MAIT는 각기 독립적으로 발견되어 별개의 다른 세포 집단이라 생각하였지만 본 연구를 통해 서로 매우 유사한 발달 및 활성화 경로를 거친다는 것을 규명하였다.

Q. 어디에 쓸 수 있나?

향후 연구에서 선천성 T 세포의 활성을 제어할 수 있는 방법을 개발한다면 다양한 면역 질환의 치료에 활용할 수 있다.

Q. 실용화까지 필요한 시간은?

본 연구는 기초연구로써 선천성 T 세포 기반 면역세포치료제 개발로 이어지기 위해서는 많은 시간이 필요하다.

Q. 연구를 시작한 계기는?

선천성 T 세포는 우리 인체에서 전체 T 세포의 20-30%를 차지하고 있으나 어떻게 생성되고 기능하는지에 대해서는 잘 알려지지 않았다.

Q. 어떤 의미가 있는가?

세 종류의 선천성 T 세포는 유사한 발달 및 활성화 경로를 거쳐 세 가지 서로 다른 활성화 상태의 아형으로 분화함을 규명하였다. 이를 통해 선천성 T 세포 기반 면역세포치료제 개발에 필수적인 아형 특이적 활성화 방법을 제시할 수 있다. 

Q. 꼭 이루고 싶은 목표는?

단일 세포 다중 유전체 분석 기법을 개발하여 우리 몸의 각 조직에 존재하는 성체줄기세포의 분자적 특성과 분화계통을 규명함으로써 성체줄기세포 분화능력 조절을 통한 조직 재생 및 조직 특이적 질환 치료법 개발이 주요한 연구 목표이다.
 

   그림 설명 

[그림 1] 단일 세포 전사체 분석을 이용한 선천성 T 세포의 이질성 분석

 

 

(그림설명) 
선천성 T 세포의 아형인 자연 살해 T 세포, 감마 델타 T 세포, MAIT가 서로 매우 유사한 활성화 상태를 가짐을 단일 세포 전사체 분석을 통해 보여준다.   

 

 

 

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