코넬 대학의 연구자들이 최초로 실제 항체를 생산할 수 있는 면역 기관(first functional, synthetic immune organ)을 실험실에서 만들어냈다고 합니다. 코넬 대학의 안쿠르 싱 교수 (Ankur Singh, assistant professor of mechanical and aerospace engineering)와 그의 동료들은 림프절이나 비장에서 볼 수 있는 것 같은 면역 조직을 키우기 위해서 젤라틴 기반의 기질을 만들고 여기에 나노 입자를 더해 면역 세포를 키웠습니다.
그리고 이렇게 3차원 배양된 미니 면역 기관은 실험실안에서 진짜 면역 기관처럼 작동을 했다고 합니다. 연구팀에 의하면 이 면역 기관(organoid)은 B 면역 세포(항체를 생산하는 역할)을 생산할 뿐 아니라 진짜 면역 기관처럼 면역 반응으로 활성화된 germinal center 를 가지고 있다고 합니다.
이와 같이 실제 면역 기관에 비슷한 구조에서 B 세포들은 아주 활발하게 항체를 생산할 수 있다고 합니다. 연구팀에 의하면 과거 2D 평면 배양 면역 세포에 비교해서 100배의 속도로 항체를 생산한다고 합니다. 이 인공 면역 기관은 실제 면역 기관과 비슷한 환경에서 면역 세포를 키웠기 때문에 인체내 면역 기관처럼 빠르게 항체를 생산하는 것으로 보입니다.
(실험실에서 만들어진 면역 기관 When exposed to a foreign agent, such as an immunogenic protein, B cells in lymphoid organs undergo germinal center reactions. The image on the left is an immunized mouse spleen with activated B cells (brown) that produce antibodies. At right, top: a scanning electron micrograph of porous synthetic immune organs that enable rapid proliferation and activation of B cells into antibody-producing cells. At right, bottom: primary B cell viability and distribution is visible 24 hours following encapsulation procedure. Credit: Singh Lab )
연구팀은 이와 같은 체외 (ex vivo) 면역 기관이 B 세포의 기능이나 면역 반응을 연구하기 위한 연구나 혹은 항체 생산 등 여러 가지 영역에서 응용될 수 있기를 기대하고 있습니다. 예를 들어 에볼라나 HIV 바이러스에 대한 항체 생산이나 면역 반응 연구에 응용될 수 있다는 것입니다.
사실 혈액 자체나 혹은 혈액 성분의 일부분을 체외에서 생산하기 위한 연구는 오래전부터 진행되고 있습니다. 골수 세포를 배양해서 활발하게 적혈구나 혈소판을 만들 수 있다면 헌혈 이외의 방법으로 혈액 성분을 보충할 수 있습니다. 이런 응용은 당장에는 힘들지만 이미 항체의 경우에는 실제 의료에서 사용되고 있습니다.
특정 바이러스나 세균에 대한 항체를 더 효과적으로 생산할 수 있다면 분명 여러 분야에서 응용이 가능해질 것입니다. 이번 연구는 특히 신속한 항체 생산이 가능할 수 있다는 데서 주목됩니다. 따라서 신종 바이러스나 전염성 질환 연구에서 응용이 기대됩니다. (예를 들어 바이러스 질환 완치자의 혈장을 주입하는 대신 항체만 빠르게 생산해서 투여가 가능)
앞으로 이런 연구가 더 많이 진행되어 실제 임상에서 응용될 수 있기를 바라겠습니다. 이 연구는 저널Biomaterials에 실렸습니다.
참고
'Ex vivo engineering immune organoids for controlled germinal center reactions, Biomaterials, 2015.
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