면역학

건강한 면역체계는 선천면역 및 적응면역, 항원에 대한 방어, 자기(self)와 비자기(nonself)의 구별, 이전의 감염의 기억, 병원체가 시스템에서 제거되면 공격을 중단하는 능력을 통해 기능합니다. 다양한 유형의 면역 세포, 복잡한 구조 및 정교한 조절을 통해 신체는 항상성을 유지하고 필요에 따라 적응 면역 반응을 활성화할 수 있습니다. 유세포 분석을 사용하면 많은 수의 면역 세포를 정확하고 신속하게 분석하고 enumeration 및 특성분석이 가능하며, 면역 subtype의 특정 표면 및 세포 내 markers를 식별하고 시술 후 면역 세포의 고갈을 평가할 수 있습니다.

선천면역 대 적응면역 반응

선천 면역은 병원체의 보존된 특징을 인식함으로써 병원성 공격에 대한 신체의 일차적이고 즉각적인 세포 반응입니다. 미생물과 관련된 분자 패턴의 인식은 표면 수용체(Toll-like 수용체(TLRs) 및 c-type 렉틴 수용체(CLRs)) 또는 세포질수용체(TLRs, 뉴클레오타이드 결합 올리고머화 도메인 (Nod)-류신이 풍부한 반복 함유 수용체(NLRs), RIG-I-like receptors (RLRs)를 포함하는 패턴 인식 수용체(PRR)에 의해 매개됩니다 PRR은 두 가지 유형의 리간드, 즉 PAMP (병원체 관련 분자 패턴)로 알려진 미생물 병원체의 보존된 구조와 DAMP (위험 관련 분자 패턴)로 알려진 altered-self에서 오는 위험 신호를 인식합니다. 리간드에 의한 PRR의 활성화는 선천면역 세포의 동원과 signaling및 effector molecule(cytokine 및 항균 펩티드)의 분비를 유발하여 병원체 또는 위험을 중화시키는 염증 반응을 일으킵니다. ¹이 첫 번째 반응line은 종종 적응 면역에서 초기 반응을 트리거 하기 위한 전제조건입니다.

적응 면역은 B 림프구 (체액)의 IgG (B cell 수용체)와 T 림프구 (세포 매개)의 T 세포 수용체 (TCR)를 통해 유도됩니다. 가변 (V), 다양성 (D) 및 결합 (J) 유전자 절편의 조립을 통한 체세포 재조합은 Ig heavy chain 및 TCR β- chain gene에 의한 다양한 항원 인식을 가능하게 합니다.

선천면역 세포

선천면역 체계는 주로 단핵구, 대식세포, 과립구, NK cell 및 dendritic cells (DCs). 로 구성됩니다.

단핵구

단핵구는 혈액에서 가장 큰 면역 세포입니다. 그들은 몸을 순찰하고 박테리아 및 곰팡이 침입자에 대한 첫 번째 방어선을 제공하고 cytokine 분비를 통해 염증을 일으키고 적응 면역을 유발합니다. 단핵구의 유형에는 CD14 + CD16- (인간), CCR2 + Ly6Chi (마우스)를 특징으로 하는 classical 또는 염증성 단핵구와 CD14lo CD16+ (humans), CCR2lo Ly6Clo (mice)를 발현하는 patrolling 단핵구가 포함됩니다.

대식세포

대식세포의 특징은 침입자의 제거를 지원하고 면역 반응을 priming하는 능력입니다. 그러나 대식세포는 대사와 같은 필수적인 항상성 기능을 가능하게합니다.³ 대식세포는 종양 관련 대식세포 (TAM)가 종양 세포에 대한 면역 내성을 유도하는 인자를 분비하기 때문에 종양 발달 및 진행에 대한 관여도가 높습니다. 따라서 면역 종양학에 대한 관심이 높으며 대식세포는 종양 미세 환경 (TME)에 대한 치료의 영향을 평가하는 연구의 핵심입니다. 자극 유도 분극화 (M1 및 M2)를 기반으로 두 가지 주요 대식세포를 설명할 수 있습니다. M1 대식세포는 염증을 일으키고 활성산소(ROS) 생산으로 산화 상태를 촉진하며 염증성 cytokine과 chemokine(예 : IL-1, IL-6, IL-12, TNF-α, CXCL9, CXCL10)을 분비합니다. M2 대식세포는 면역 억제제로 간주되며 IL-10 및 TGF-β와 같은 항염증 인자를 분비합니다.⁴

과립구

과립구는 세포질 과립이 풍부하고 호염기구⁵, 호중구^6,7, 호산구⁸ 및 비만 세포를 포함하며 면역 요법 동안 숙주 반응을 조절합니다.

Natural Killer cells

NK cell은 일반적으로 선천 면역 세포로 분류되지만, 형태 및 림프 마커의 발현에서 림프구와 유사합니다. NK cell의 특징적인 marker로는 인간 CD16, CD56 및 마우스 NK1.1이 포함됩니다.^{10, 11}

Dendritic cells

항원 제시 세포인 dendritic cell(DCs)은 항원을 처리하고 적응 면역 세포 T 및 B 림프구에 제시함으로써 선천 면역과 적응 면역을 연결합니다. 세 가지 주요 유형의 DC가 설명되어 있습니다.

Plasmacytoid dendritic cells (pDCs)는 바이러스 및 종양 세포 인식에 특화되어 있습니다.
Type 1 classical dendritic cells (cDC1) 는 세포 내 병원균을 인식하고 CD8 T 세포 및 Th1 CD4 T 세포 반응을 유발합니다.
Type 2 classical dendritic cells (cDC2)는 세포 내 병원체, 기생충, 알레르겐, 곰팡이 및 세포 외 박테리아와 접촉하면서 CD4 T 세포 반응을 유발합니다.

수지상 세포의 기존 마커에는 CD11c, BDCA-1 / 2, CD123 이 포함됩니다^{12, 13}.

훈련 면역이란 무엇입니까?

훈련면역 또는 선천면역 memory는 과거의 침입자에 대한 저항력을 높이기 위해 숙주 반응을 적응시키는 선천 면역 세포의 특성입니다.¹⁴ 반응은 적응 면역 memory보다 특이성이 낮지만 다양한 유형의 패턴 인식 수용체 (PRR)의 관여를 통해Gram-positive 및 Gram-negative 박테리아와 같은 병원체의 종류를 광범위하게 인식할 수 있습니다.

적응 면역 세포

B 및 T 림프구는 적응면역의 주요 구성 요소이며 병원균에 대해 지연되지만 보다 구체적인 면역 반응을 시작합니다.^15,16

T 림프구

T cell은 골수에서 시작되어 성숙을 위해 흉선으로 이동합니다. T cell의 특징적인 marker는 CD3 및 T cell receptor(TCR)를 포함합니다. 이들은 나중에 다른 표면 분자 CD4 (CD4 + T cell)와 CD8 (CD8 + T cell)의 발현에 의해 분류됩니다. 표면 및 세포 내 marker의 유세포 분석 스크리닝을 통해 T cell subset의 표현형 및 기능을 구별 할 수 있습니다. Th1 (CD3, CD4, IFN-g, CCR5, CXCR3); Th2 (CD3, CD4, CCR3, CCR4, CXCR4, IL-4, IL-10); Th17 (CD3, CD4, CCR4, CCR6, TGFbRII, IL-17, CCL20); CD8 + 세포 독성 T cell, T-reg 또는 regulatory T cell (CD3, CD4, FoxP3, CD25, CTLA4, OX40 / CD134, TGFb, IL-10, IL-35).¹⁷

B 림프구

B 림프구 또는 B cell은 골수에서 성숙하기 시작합니다. B 세포는 항체 생산을 통해 체액성 면역을 지원하는 능력으로 알려져 있지만 식균 작용 및 cross-presentation과 같은 다른 주요 기능을 수행합니다. 다른 림프구와 마찬가지로 B 세포의 marker는 성숙과 분화중에 진화하며 CD19, CD27 BCM 및 CXCR4을 포함합니다¹⁸.

보체시스템(complement system)

선천면역 및 적응면역 반응이 증가함에 따라, B림프구는 보체 시스템을 포함한 다른 신체 시스템 및 프로세스의 지원을 받습니다. 보체시스템은 세 가지 주요 경로에 관여하는 막결합 및 용해성 단백질 인자의 네트워크이며, 대안적인 complement pathway입니다. 보체 cascade 의 활성화는 궁극적으로 세포 용해로 이어집니다.¹⁹

유세포 분석을 이용한 세포의 면역표현형 분석

유세포 분석은 표면 marker 및 항원의 유형을 기반으로 관심 대상 면역 세포 집단을 식별하는데 널리 사용되는 핵심 기술입니다. 림프구 subset을 식별하는것 외에도 이 기술은 rare 세포 유형의 분리, 세포내 cytokine 측정 및 세포의 정량 분석을 가능하게합니다. BD Biosciences는 면역학 연구를 지원하기 위해 여러 연구 세포 분류기, 세포 분석기 및 포괄적인 dye 포트폴리오를 제공합니다.

참고문헌

Romo MR, Pérez-Martínez D, Ferrer CC. Innate immunity in vertebrates: an overview. Immunology. 2016;148(2):125-139. doi:10.1111/imm.12597
Heung LJ. Monocytes and the host response to fungal pathogens. Front Cell Infect Microbiol. 2020;10:34. doi:10.3389/fcimb.2020.00034
Mosser DM, Hamidzadeh K, Goncalves R. Macrophages and the maintenance of homeostasis [published online ahead of print, 2020 Sep 15]. Cell Mol Immunol. 2020;1-9. doi:10.1038/s41423-020-00541-3
Petty AJ, Yang Y. Tumor-associated macrophages in hematologic malignancies: new insights and targeted therapies. Cells. 2019;8(12):1526. doi:10.3390/cells8121526
Chirumbolo S, Bjørklund G, Sboarina A, Vella A. The role of basophils as innate immune regulatory cells in allergy and immunotherapy. Hum Vaccin Immunother. 2018;14(4):815-831. doi:10.1080/21645515.2017.1417711
Liew PX, Kubes P. The neutrophil's role during health and disease. Physiol Rev. 2019;99(2):1223-1248. doi:10.1152/physrev.00012.2018
Silvestre-Roig C, Fridlender ZG, Glogauer M, Scapini P. Neutrophil diversity in health and disease. Trends Immunol. 2019;40(7):565-583. doi:10.1016/j.it.2019.04.012
Simon HU, Yousefi S, Germic N, et al. The cellular functions of eosinophils: Collegium Internationale Allergologicum (CIA) Update 2020. Int Arch Allergy Immunol. 2020;181(1):11-23. doi:10.1159/000504847
Mukai K, Tsai M, Saito H, Galli SJ. Mast cells as sources of cytokines, chemokines, and growth factors. Immunol Rev. 2018;282(1):121-150. doi:10.1111/imr.12634
Abel AM, Yang C, Thakar MS, Malarkannan S. Natural killer cells: development, maturation, and clinical utilization. Front Immunol. 2018;9:1869. doi:10.3389/fimmu.2018.01869
Vivier E, Raulet DH, Moretta A, et al. Innate or adaptive immunity? The example of natural killer cells. Science. 2011;331(6013):44-49. doi:10.1126/science.1198687
Collin M, Bigley V. Human dendritic cell subsets: an update. Immunology. 2018;154(1):3-20. doi:10.1111/imm.12888
Takenaka MC, Quintana FJ. Tolerogenic dendritic cells. Semin Immunopathol. 2017;39(2):113-120. doi:10.1007/s00281-016-0587-8
Netea MG, Joosten LA, Latz E, et al. Trained immunity: A program of innate immune memory in health and disease. Science. 2016;352(6284):aaf1098. doi:10.1126/science.aaf1098
Netea MG, Schlitzer A, Placek K, Joosten LAB, Schultze JL. Innate and adaptive immune memory: an evolutionary continuum in the host's response to pathogens. Cell Host Microbe. 2019;25(1):13-26. doi:10.1016/j.chom.2018.12.006
Flajnik MF. A cold-blooded view of adaptive immunity. Nat Rev Immunol. 2018;18(7):438-453. doi:10.1038/s41577-018-0003-9
Mousset CM, Hobo W, Woestenenk R, Preijers F, Dolstra H, van der Waart AB. Comprehensive phenotyping of T cells using flow cytometry. Cytometry A. 2019;95(6):647-654. doi:10.1002/cyto.a.23724
Martínez-Riaño A, Bovolenta ER, Mendoza P, et al. Antigen phagocytosis by B cells is required for a potent humoral response. EMBO Rep. 2018;19(9):e46016. doi:10.15252/embr.201846016
Lubbers R, van Essen MF, van Kooten C, Trouw LA. Production of complement components by cells of the immune system. Clin Exp Immunol. 2017;188(2):183-194. doi:10.1111/cei.12952

연구용입니다. 진단용 또는 치료용으로 사용할 수 없습니다.