11강 / 20강

킬러 시냅스 — 같은 구조, 다른 화물

제13장 「그러나 이번 시냅스는 T세포 활성화를 위한 것이 아니었다」

CTL 이 멈췄습니다. 이제 두 세포 사이에 구조물이 만들어집니다.

/lymph 12강에서 본 면역 시냅스와 같은 구조입니다. 그런데 소설이 굳이 다른 이름을 붙입니다 — 킬러 시냅스.

프라이밍 시냅스

수지상세포 ↔ 나이브 T세포
가운데로 오는 것 — 신호
결과 — T세포가 켜진다
유지 — 수 시간

킬러 시냅스

CTL ↔ 종양 세포
가운데로 오는 것 — 퍼포린 · 그랜자임
결과 — 표적이 죽는다
유지 — 수 분

같은 밀폐 장치를 두 용도로 쓴다

고등학생같은 배관, 다른 액체

건물의 파이프를 생각해 보세요. 물을 나르든 기름을 나르든 파이프 모양은 같습니다.

그런데 새면 결과가 다릅니다

	물이 샌다	기름이 샌다
결과	바닥이 젖는다	불이 난다
대응	닦는다	애초에 새지 않게 만든다

면역 시냅스도 같습니다. 구조는 같은데 가운데로 오는 것이 다릅니다.

프라이밍에서는 신호가 새고, 여기서는 독이 샌다

pSMAC 고리가 여기서 하는 일 — 독이 새지 않게

프라이밍 시냅스에서 pSMAC 고리는 신호가 새지 않게 했습니다. 킬러 시냅스에서는 훨씬 중요한 일을 합니다.

퍼포린이 옆으로 새면 정상 세포가 죽는다

퍼포린은 표적을 가리지 않습니다. 막이 있으면 뚫습니다. 그러니 새어 나가지 않게 하는 것이 안전의 절반입니다.

CTL 이 표적만 정확히 죽일 수 있는 이유는 세 겹입니다.

겹	장치	어느 강
1	밀폐 — pSMAC 고리가 접촉면을 봉한다	이 강
2	조준 — MTOC 가 총구를 표적으로 돌린다	12강
3	잠금 — 퍼포린이 칼슘 없이는 뭉치지 못한다	13강

그리고 이 셋이 다 있어도 완벽하지는 않습니다. 옆의 세포가 죽는 방관자 살상이 실제로 관찰됩니다 — 종양에서는 오히려 도움이 되기도 하지만, 정상 조직에서는 부작용입니다.

고등학생세 겹이 각각 다른 사고를 막습니다

안전장치가 셋인데, 같은 일을 세 번 하는 것이 아닙니다.

겹	없으면
밀폐 (pSMAC 고리)	퍼포린이 옆으로 퍼진다 → 정상 세포가 죽는다
조준 (MTOC)	사방으로 쏜다 → 표적도 못 죽이고 옆도 위험
잠금 (칼슘)	과립 안에서 뭉친다 → CTL 자신이 죽는다

겹치는 안전장치가 아니라 각기 다른 실패를 막는다

안전 설계를 볼 때 이걸 물어보면 좋습니다 — "이 장치가 없으면 어떤 사고가 나나?" 답이 겹치면 낭비고, 다르면 제대로 설계된 것입니다.

시냅스가 만들어지는 데 걸리는 시간

이 구조는 즉시 생기지 않습니다. 순서가 있습니다.

시각	무슨 일
0초	TCR 이 pMHC 를 인식. CTL 이 멈춘다
~30초	LFA-1 이 켜지고 ICAM-1 을 붙잡는다. 접착
1~2분	액틴이 재배열되며 과녁 구조가 잡힌다
2~5분	MTOC 가 이동한다 (12강)
5~10분	과립이 도착하고 분비된다 (13강)
~30분	표적이 죽기 시작한다. CTL 은 떠난다

흥미로운 것은 CTL 이 표적이 완전히 죽는 것을 기다리지 않는다는 점입니다. 독을 넣고 나면 떠납니다. 나머지는 표적 세포 안에서 알아서 진행됩니다(15~17강).

쏘고 바로 다음 표적으로 간다 — 18강의 재장전

세 겹이 각각 다른 사고를 막습니다. 하나만 빠져도 실패의 종류가 달라집니다.

Python 브라우저에서 실행

# 밀폐가 없으면 옆의 세포가 얼마나 죽는가 -- 확산으로 셈합니다.
import numpy as np, pandas as pd

D = 50.0            # 퍼포린 확산계수 어림 (um^2/s)
t_release = 60.0    # 분비가 지속되는 시간 (s)
LETHAL = 0.25       # 죽는 데 필요한 상대 농도

def reach(sealed):
    if sealed:
        return 0.02                       # 시냅스 틈 안에 갇힌다 (um)
    # 자유 확산 -- 평균 이동 거리
    return np.sqrt(4*D*t_release)

rows = []
for sealed, aimed, locked, name in [
    (True,  True,  True,  "정상 (세 겹 다)"),
    (False, True,  True,  "밀폐 없음"),
    (True,  False, True,  "조준 없음"),
    (True,  True,  False, "칼슘 잠금 없음"),
]:
    r = reach(sealed)
    n_bystander = 0 if sealed else max(0, (r/12)**2)     # 세포 지름 ~12 um
    aim_pen = 1.0 if aimed else 6.0                       # 사방으로 쏘면 표적 농도가 떨어진다
    self_harm = "없음" if locked else "자기 막도 뚫림"
    rows.append((name, f"{r:.1f} um", f"{n_bystander*aim_pen:.0f} 개", self_harm))
print(pd.DataFrame(rows, columns=["조건","퍼포린 도달 거리","죽는 옆 세포(어림)","자기 손상"]).to_string(index=False))
print()
print("밀폐가 없으면 퍼포린이 100 um 넘게 퍼집니다 -- 세포 열 개 거리입니다.")
print()
print("세 겹이 각각 다른 실패를 막습니다:")
print("  밀폐 없음  -> 옆의 정상 세포가 죽는다")
print("  조준 없음  -> 표적 농도가 낮아 못 죽인다 + 옆이 위험하다")
print("  잠금 없음  -> CTL 자신이 죽는다")

고등학생위 코드가 방금 무슨 일을 했나요

세 겹 중 하나를 꺼 보고, 퍼포린이 얼마나 멀리 퍼지는지 그리고 옆 세포가 몇 개나 위험한지 계산했습니다.

'확산 거리' 는 어떻게 나온 숫자인가요

평균 이동 거리 ≈ √(4 × 확산계수 × 시간)

확산은 이렇게 제곱근으로 커집니다. 시간이 4배가 되면 거리는 2배만 됩니다.

시간	퍼지는 거리
1초	약 14 µm
60초	약 110 µm — 세포 열 개 거리

밀폐가 없으면 이만큼 퍼집니다. 그래서 가둬 놓는 것이 필요합니다.

🤔 확인 문제

킬러 시냅스의 pSMAC 접착 고리가 프라이밍 시냅스에서보다 더 중요한 이유는?

🤔 확인 문제

CTL 이 표적 세포가 완전히 죽는 것을 기다리지 않고 떠나는 이유는?