전형적으로, 과학자들은 면역반응을 두 가지 범주, 즉 선천성 면역반응(innate immune response)과 후천성 면역반응(adaptive immune response)으로 나눈다. 진화사적으로 볼 때 선천성 면역계는 후천성 면역계보다 역사가 길며, 병원체나 외부의 물체와 같은 즉각적 위험에 반응한다. 이에 반해 후천성 면역반응은 질병을 장기적으로 예방해 준다. 백신이 면역계를 자극하여 특정 항원을 기억했다가 나중에 병원체의 공격을 받으면 강력한 면역반응을 일으키는 것이 그 예다.

그러나 선천성 면역과 후천성 면역의 경계가 점차 모호해지고 있다. 최근 몇 년 동안, 과학자들은 - 식물 및 무척추동물에 관한 연구결과에 힘입어 - 선천성 면역반응에도 일종의 기억이 존재한다고 생각하게 되었다. "선천성 면역반응은 감염 초기에 나타나는 빠르고 비특이적인 면역반응으로, 면역학적 기억(immunological memory)이 결핍된 것으로 간주되어 왔다. 그러나 훈련된 면역(trained immunity)에 대한 연구결과에 따르면, 이는 사실이 아닌 것으로 보인다. 이것은 면역계에 대한 패러다임의 변화일 뿐 아니라, 많은 질병의 예방 및 치료에 직접적으로 적용될 수 있는 사항"이라고 이번 연구를 지휘한 다트머스 의대의 로버트 크레이머 교수(미생물학, 면역학)는 말했다.

2011년, 네덜란드의 과학자들은 선천성 면역계의 기억과 관련된 면역반응을 지칭하기 위해 훈련된 면역(trained immunity)이라는 용어를 만들어냈다. 「훈련된 면역」은 2차감염에 대한 비특이적 예방(non-specific protection from secondary infections)을 제공할 수 있다. 그러나 훈련된 면역이 시작되고 유지되는 메커니즘은 아직 밝혀지지 않았다. 최근 발표된 연구에 의하면 "선천성 면역세포가 특정 병원체가 항체에 노출될 때 후성학적 변화가 일어난다"고 하는데, 이 변화는 「훈련된 면역」의 중요한 특징인 것으로 보인다. 그러나 「훈련된 면역」과 관련된 유전자나 생화학적 경로는 여전히 불투명한 상태였다.

크레이머 교수가 이끄는 연구진은 지난주 Science에 기고한 논문에서, "「훈련된 면역」의 표현형 뒤에는 대사변화라는 핵심 추진력이 자리잡고 있다"고 보고했다. 연구진은 후성유전학적 프로파일링 실험을 통해, 「훈련된 면역」의 성립을 위해서는 당대사에 관여하는 유전자가 반드시 필요하다는 결론에 도달했다고 한다.

연구진은 `HIF1α`와 `진균에 대한 선천성 면역반응`을 연구해 왔다. HIF1α는 다양한 유전자들, 그중에서도 특히 대사 관련 유전자들의 전사인자로 활동한다. 연구진은 이번 연구에서 선천성 면역세포(단핵구)의 HIF1α가 삭제된 마우스를 이용하여, "대사변화가 - 부분적으로 HIF1α의 매개를 통해 - 「훈련된 면역」에 결정적인 영향을 미친다"는 가설을 검증했다. 연구진은 먼저 마우스를 진균의 다당체 항원(polysaccharide antigen)인 베타글루칸(beta glucan)에 노출시켜 「훈련된 면역」을 유도한 다음, 마우스에게 패혈증을 유발하는 병원체를 주입했다. 그 결과, 정상적인 마우스는 「훈련된 면역반응」을 통해 패혈증을 겪지 않은 반면, HIF1α가 결핍된 마우스는 패혈증을 피하지 못했다. 이는 `HIF1α 결핍으로 인해 「훈련된 면역반응」과 2차 감염 예방이 억제되었다`는 것을 시사한다. "이번 연구는 살아 있는 온전한 동물을 이용하여, (「훈련된 면역」의 주역인) 핵심 면역세포의 HIF1α를 제거한 상태에서 실시된 중요한 연구"라고 연구진은 말했다.

이번 연구결과는 염증질환의 예방과 치료에 시사점을 던지며, 면역계가 적절한 기능을 발휘하지 않는 상황에서 병원체에 대한 면역반응을 증강시키는 방법을 제시하는 것으로 평가된다. 연구진의 다음 과제는 HIF1α 의 하류(downstream)에서 「훈련된 면역반응」에 관여하는 핵심 유전자를 찾아내는 것이다. "「훈련된 면역반응」의 완전한 메커니즘을 밝혀낼 수 있다면, 백신의 효능을 증강시킬 수 있을 것으로 보인다. 아울러 이제는 면역계에 대한 전통적 이해를 재고할 때가 된 것 같다"고 연구진은 말했다.

※ 원문정보: R. A. Cramer, M. G. Netea, "mTOR- and HIF-1 -mediated aerobic glycolysis as metabolic basis for trained immunity", Science, 2014; 345 (6204): 1250684 DOI: 10.1126/science.1250684               

출처 : http://www.sciencedaily.com/releases/2014/09/140926112157.htm /KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-10-02