16강 / 20강

공개 클론이 없다 — T세포와 갈리는 자리

여섯 쌍 전부 공유 CDR3 0개 · 같은 시료의 T세포는 12개였다

「T세포 첫걸음」 11강에서 공개 클론(public clone) 을 봤습니다 — 서로 모르는 사람들이 똑같은 CDR3 를 가지는 현상이요.

B세포에서도 그럴까요? 같은 방법으로 세어 봅시다.

고등학생여러 사람이 같은 항체를 만드나

T세포 쪽에는 공유 클론(public clone) 이라는 현상이 잘 알려져 있다. 서로 남남인 사람들이 완전히 같은 CDR3 를 가진 T세포를 갖는 일이 꽤 있다. B세포도 그럴까?

실습 결과가 뜻밖이다

비교	공유 CDR3 개수
B세포, 표본 여섯 쌍 전부	0
같은 시료의 T세포	12

같은 사람들, 같은 실험, 같은 계산 방법인데 B세포에서는 하나도 안 나오고 T세포에서는 나온다. 이 대비가 이 강의의 요점이다.

"안 나왔다" 도 결과다 — 왜 안 나오는지가 설명되면

하나도 없습니다. 7,000개가 넘는 CDR3 를 견줬는데요.

Python 브라우저에서 실행

# 표본끼리 CDR3 를 공유하는가
import bc

print(f"{'짝':<22}{'A 고유':>8}{'B 고유':>8}{'공유':>7}{'작은쪽 %':>10}")
for o in bc.facts()["overlap"]:
    a, b = o["a"], o["b"]
    na = bc.facts()["uniq_igh"][a]
    nb = bc.facts()["uniq_igh"][b]
    print(f"{a+' - '+b:<22}{na:>8,}{nb:>8,}{o['shared']:>7}{o['pct_small']:>9.2f}%")
print()
print("여섯 쌍 전부 0 입니다.")

같은 시료의 T세포는 어땠나

「T세포 첫걸음」이 똑같은 네 시료의 T세포 쪽에서 잰 값입니다.

짝	T세포 (TRB)	B세포 (IGH)
PBMC-A ↔ PBMC-B	12개 공유	0개
PBMC-A ↔ PBMC-C	18개 공유 (3.78%)	0개
PBMC-A ↔ MEL	3개	0개
PBMC-B ↔ MEL	2개	0개

같은 사람, 같은 실험, 같은 계산 방법입니다. 세포만 다릅니다.

왜 B세포에는 공개 클론이 없나 — 세 가지가 곱해진다

① CDR3 가 더 길다. T세포 15, B세포 18 (우리 자료 중앙값). 길수록 우연히 같아질 확률이 기하급수적으로 낮아집니다.

② 이음매가 둘이다. 무거운 사슬은 V-D 와 D-J 두 곳에서 흔들립니다. TCR β 도 D 가 있지만, B세포 쪽은 D 유전자가 38가지로 더 많아요.

③ 그리고 결정적으로 — 체세포 과돌연변이가 있다.
설령 두 사람이 똑같은 V-D-J 를 만들었더라도, 배중심을 거치면 각자 다른 자리에 변이가 찍힙니다. 같았던 서열이 갈라져요.

T세포에는 이 세 번째가 아예 없습니다. TCR 은 만들어지면 그대로거든요. 공개 클론의 유무가 SHM 의 유무를 그대로 비춥니다.

고등학생왜 B세포는 겹치지 않나

두 가지가 겹친다.

첫째, 시작점이 더 넓다

무거운 사슬 CDR3 는 V-D-J 이음매가 둘 이다. T세포 β 사슬도 그렇지만, B세포 쪽은 이음매에서 끼워지는 염기가 더 많고 CDR3 가 더 길다(7강: 중앙값 18). 길수록 우연히 같아질 확률이 급격히 떨어진다.

둘째, 시작한 뒤에도 계속 변한다

이게 결정적이다. T세포 CDR3 는 태어난 그대로 평생 간다. 그래서 두 사람이 같은 서열로 시작했으면 끝까지 같다. B세포는 배중심에서 돌연변이가 쌓인다(10강: IgG1 9.38%). 같은 서열로 시작했어도 몇 주 뒤에는 서로 달라진다.

같은 악보로 시작한 두 연주자가 즉흥 연주를 하면 1분 뒤에는 전혀 다른 곡이 되어 있는 것과 같다. 악보가 같았다는 사실이 지워지는 것이다.

B세포에서 완전 일치를 찾는 것은 애초에 잘못된 잣대다

지수가 세 개 늘면 밑이 20 이니 20³ = 8,000 배. 길이는 세게 작동합니다.

Python 브라우저에서 실행

# 길이 하나만으로 확률이 얼마나 달라지나 - 거친 계산
print("CDR3 가 아미노산 L 개이고 각 자리가 대략 균등하다고 치면")
print("두 서열이 우연히 같을 확률은 (1/20)^L 쯤입니다.")
print("(균등하지 않으니 실제로는 이보다 크지만 - 비교는 됩니다)")
print()
print(f"{'길이':>5}{'우연히 같을 확률':>22}{'15와의 비':>14}")
기준 = 20.0 ** -15
for L in [12, 15, 18, 21]:
    p = 20.0 ** -L
    print(f"{L:>5}{p:>22.3e}{p/기준:>14.2e}")
print()
print("15에서 18로 세 글자만 길어져도 확률이 8,000배 낮아집니다.")

고등학생그러면 어떻게 찾아야 하나

B세포의 공유성은 완전 일치 가 아니라 수렴 으로 찾는다. 서열이 조금 달라도, 같은 V 를 쓰고 CDR3 길이가 같고 유사도가 높으면 "같은 항원에 대해 서로 다른 사람이 도달한 비슷한 해답" 으로 본다.

잣대	T세포	B세포
완전 일치	쓸 만함	거의 0 — 못 씀
V/J + CDR3 길이 + 유사도	보조	주된 방법
부르는 이름	public clone	convergent antibody

실제로 이렇게 찾아낸 것들

코로나19 유행 때, 서로 다른 환자에게서 IGHV3-53 을 쓰는 짧은 CDR3 항체가 반복해서 나왔다. 서열은 조금씩 달랐지만 같은 스파이크 부위를 같은 방식으로 잡았다. 수렴 항체를 찾는 일이 백신 표적 설계로 이어진 사례다.

문턱을 바꾸면 0 이던 답이 의미 있는 답이 된다 — 문턱은 가설이다

고등학생표본 수가 부족했을 가능성

정직하게 짚어야 할 것이 있다. 이 실습은 표본이 네 개 다. 공유 CDR3 가 0 이라는 결과가 "B세포에는 공유 클론이 없다" 를 뜻하지는 않는다.

두 문장을 구분하자

말할 수 있는 것	말할 수 없는 것
이 네 표본에서 완전 일치는 0 이었다	사람 사이에 공유 B세포 클론은 없다
같은 조건의 T세포보다 훨씬 적다	B세포 공유는 존재하지 않는다

수천 명 규모 자료에서는 B세포 공유 클론도 발견된다. 드물 뿐이다. 우리 자료가 작아서 그 드문 것을 못 잡은 것이지, 없다는 증명이 아니다.

표본이 작을 때 0 을 어떻게 읽을 것인가 는 /stat 에서 계속 나오는 물음이다. 0 은 "없음" 이 아니라 "이 크기로는 못 봄" 인 경우가 훨씬 많다.

관찰하지 못한 것과 존재하지 않는 것은 다르다

이것이 이 강의에서 가장 예쁜 대비입니다 — 부품은 공유, 조립은 유일.

Python 브라우저에서 실행

# 그러면 V 유전자 수준에서는 닮았나
import bc

c = bc.facts()["v_profile_corr"]
print("IGHV 사용 프로파일의 순위 상관")
print(f"{'':<10}" + "".join(f"{s:>10}" for s in bc.SAMPLES))
for a in bc.SAMPLES:
    print(f"{a:<10}" + "".join(f"{c[a][b]:>10.2f}" for b in bc.SAMPLES))
print()
print("CDR3 는 하나도 안 겹치는데 V 유전자 사용은 0.6~0.82 로 닮았습니다.")
print("**어느 부품을 쓰는지는 닮았고, 어떻게 잇는지는 전혀 다릅니다.**")

🤔 확인 문제

B세포에 공개 클론이 거의 없는 이유 가운데 T세포에는 없는 것은?

🤔 확인 문제

우리 자료에서 공유 CDR3 가 0개인 것을 바르게 해석한 것은?