면역 체계의 수호자인 호중성 백혈구 '호중구(Neutrophil)'는 감염을 억제하는 데 필수적인 역할을 한다. 새로운 연구는 이 백혈구들이 어떻게 공격을 시작하고 더 중요하게는 어떻게 공격을 중지하는지에 대한 정보를 제공해 준다.
우리의 면역 체계가 공격을 받게 되면 호중구가 구하러 온다. 이 백혈구는 우리 몸을 순찰하면서 감염된 세포조직을 추적하고 이를 방해하는 가장 해로운 병원체를 죽이는 치명적인 암살자 역할을 한다.
그러나 오해하지 말 것은, 이 세포는 결코 외로운 늑대가 아니다. 사실 그 효율성의 비결은 집단적으로 함께 일할 수 있는 능력에 있다. 막스플랑크 면역생물학 및 후생유전학 연구소의 연구원인 Tim Lämmermann은 "감염이 발견되면 현장에 도착한 첫 번째 호중구가 다른 백혈구들을 끌어들이는 화학 신호를 방출한다. 일단 이 신호가 전송되면 모여든 세포들이 클러스터를 형성하고 활동을 시작하여 치명적인 무리가 되어 감염을 공격한다."
그러나 그들은 어떻게 멈추는가?
"이론적으로는 떼를 지어 다니는 반응이 지속되면 호중구가 계속 축적되어 결국 보호하려고 하는 바로 그 조직에 해를 끼치게 될 것이다."
유럽연구위원회(ERC)의 자금 지원을 받는 IMMUNE CELL SWARMS 프로젝트를 통해 Lämmermann과 그의 연구원 팀은 호중구 무리의 기본 생물학과 이를 멈추게 하는 원인을 해독하기 시작했다.
분자 브레이크
특수 현미경을 사용하여 프로젝트 연구원들은 실시간으로 살아있는 조직상에서 호중구의 움직임을 시각화할 수 있었다. 그들이 발견한 것은 호중구에 정지 기능이 내장되어 있다는 것이었다. 보다 구체적으로 말하면, 무리가 화학 신호의 농도가 과도해지는 것을 감지하게 되면, 호중구들의 무리 반응은 즉시 움직임을 멈출 수 있는 분자 브레이크로 인해 멈추어 지게 된다.
"군집은 기본적으로 군집이 충분히 커졌을 때 감지할 수 있으며, 이 시점에 최초에 무리를 한데 모았던 자체 분비 신호에 대하여 둔감해지게 된다. 그런 일이 발생하면 무리들은 결집을 멈추어서 박테리아 감염을 효율적으로 억제할 수 있게 된다."
“연구원들은 한 단계 더 나아가 이러한 제동 효과를 매개하는 정확한 단백질인 G-단백질 결합 수용체 키나제 2를 식별해 내었다."
이러한 사실의 발견이 놀라운 까닭은 호중구 활동을 중지시키는 원인은 항상 세포조직에서 오는 외부 신호일 것이라고 항상 가정했었기 때문이다.
"우리의 연구는 실제로 그 반대가 사실임을 보여주었다. 호중구는 병원균과 싸울 때에 탐색과 파괴 단계 사이에 최적의 균형을 이룰 수 있는 자기 조절 기능을 가지고 있었다."
뜻밖의 발견이 새로운 문을 열다
IMMUNE CELL SWARMS 프로젝트는 특히 면역 체계가 박테리아 감염과 싸우는 방식을 이해하는 것과 같이 호중구 생물학의 중요한 측면을 새롭게 조명했다.
"면역 세포의 사냥 전략에 대한 우리의 예상치 못한 발견은 새로운 치료 접근법의 문을 열 수 있었다"고 Lämmermann은 결론지었다.
"우리의 연구는 또한 다른 세포 군집의 집합적 행동에 대하여 더 깊은 연구로 이어지는 디딤돌 역할을 할 가능성이 있다."
Lämmermann과 그의 팀은 현재 당뇨병 및 다양한 유형의 세균 감염과 같은 병태생리학적 상태가 호중구의 중요한 자기 조절 능력에 어떻게 영향을 미치고 또 잠재적으로 간섭하는지 살펴보고 있다.
- 기간 : 2017.02.01.~2022.01.31. (Horizon 2020)
- 예산 : 150만 유로 (EU 지원 : 100%)
- 주관 : MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FORDERUNG DER WISSENSCHAFTEN EV (Germany)
