Lesson 8 of 20

【실습】 사슬이 정말 이어져 있나

IFNG–수용체 0.21 · IFNG–STAT1 0.61 — 가운데가 왜 약한가

7강에서 신호 사슬을 배웠습니다 — 사이토카인 → 수용체 → JAK → STAT.

이 사슬이 진짜라면 종양 만 개에서 이웃끼리 같이 움직여야 합니다. IFN-γ 가 많은 종양에서는 그 수용체도, JAK 도, STAT1 도 같이 많아야죠.

확인해 봅시다.

High school사슬이 정말 이어져 있나

7강에서 배운 신호 사슬: 사이토카인 → 수용체 → JAK → STAT → 표적 유전자.

이 사슬이 자료에서도 보일까? 사슬이 이어져 있다면, 옆 고리끼리 발현이 함께 움직여야 하지 않을까?

기대되는 것

쌍	기대
IFNG ↔ 수용체 (IFNGR1)	높은 상관
수용체 ↔ STAT1	높은 상관
IFNG ↔ STAT1	중간 (두 단계 건너)

가까울수록 상관이 높아야 자연스럽다.

가설을 먼저 세우고 재는 것 — 이것이 확인과 탐색을 가르는 지점이다

맨 아래 대조를 꼭 보세요. ACTB 와도 0.20 이 나옵니다 — 바닥이 0 이 아닙니다.

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# IFN-gamma 사슬을 한 단계씩
import ck

print("IFN-gamma 사슬 - 종양 10,071개에서의 스피어만 상관")
print(ck.chain_check("IFN-γ").to_string())

이상한 결과가 나왔습니다

사슬대로라면 이웃 사이가 가장 강해야 합니다. 그런데 —

IFNG ↔ IFNGR1 = 0.21 (바로 이웃인데 대조와 거의 같습니다)
IFNG ↔ STAT1 = 0.61 (세 단계 떨어져 있는데 가장 강합니다)

사슬이 틀린 걸까요? 아닙니다. 우리가 잰 것이 사슬이 아니었습니다.

생각해 보세요 — 수용체는 늘 거기 있습니다. 세포가 IFN-γ 를 기다리며 IFNGR1 을 만들어 두는 것이지, IFN-γ 가 왔다고 더 만드는 게 아니에요. JAK 도 마찬가지입니다. 장비는 상시 배치돼 있습니다.

그러면 무엇이 변하나요? 사이토카인의 양과, 그 결과로 켜지는 유전자입니다. STAT1 은 IFN-γ 가 켜는 표적이기도 합니다 — 그래서 같이 움직여요.

High school결과가 반대로 나왔다

쌍	상관
IFNG ↔ IFNGR1 (한 단계)	0.21
IFNG ↔ STAT1 (두 단계)	0.61

가까운 쌍이 낮고, 먼 쌍이 높다. 사슬 모형대로라면 반대여야 한다.

이럴 때 해야 할 일

결과를 억지로 설명하기 전에, 내가 무엇을 재고 있었는지 를 다시 본다. "상관이 높다" 가 정확히 무엇을 뜻하는지 정의하지 않고 시작했다.

발현 상관은 "같은 표본에서 함께 많거나 함께 적다" 를 잰다. "A 가 B 를 활성화한다" 를 재는 것이 아니다. 둘은 다른 이야기다.

예상과 반대 결과가 나오면 자료보다 물음의 정의를 먼저 의심한다

표적은 0.6~0.8, 장비는 0.2~0.3, 대조는 0.2. 갈림이 분명합니다.

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# 그러면 IFN-gamma 가 켜는 표적들은 어떤가
import ck

print("IFN-gamma 와 그 표적 유전자들")
for g in ["STAT1", "IRF1", "CXCL9", "CXCL10", "CXCL11", "GBP1", "IDO1",
          "CD274", "B2M", "TAP1", "PSMB9"]:
    r = ck.corr("IFNG", g)
    print(f"  IFNG - {g:<8}{r:>7.3f}  {'#'*int(max(r,0)*40)}")
print()
print("장비 쪽")
for g in ["IFNGR1", "IFNGR2", "JAK1", "JAK2"]:
    r = ck.corr("IFNG", g)
    print(f"  IFNG - {g:<8}{r:>7.3f}  {'#'*int(max(r,0)*40)}")
print()
print("대조")
for g in ["ACTB", "GAPDH", "RPL13A"]:
    r = ck.corr("IFNG", g)
    print(f"  IFNG - {g:<8}{r:>7.3f}  {'#'*int(max(r,0)*40)}")

High school발현 상관은 '사슬' 이 아니라 '함께 켜지는 것' 을 잰다

왜 IFNG 와 STAT1 의 상관이 높은가?

둘 다 IFN-γ 반응의 결과이기 때문이다

IFN-γ 가 있으면 STAT1 유전자 자체의 발현 도 올라간다. 양의 되먹임이다. 그러니 둘은 함께 올라간다.

게다가 T세포가 많은 종양에서는 IFNG 도 높고, IFN 반응 유전자도 높다. 둘 다 "면역이 활성화되어 있다" 는 같은 상태의 지표 다.

그럼 IFNGR1 은 왜 낮은가

이유	내용
거의 모든 세포에 늘 있음	변동이 작아서 상관이 안 잡힘
유도되지 않음	IFN-γ 가 수용체를 늘리지 않음
오히려 내려감	신호를 받으면 수용체를 거둬들임

늘 있는 것은 상관이 안 잡힌다. 변동이 있어야 상관을 잴 수 있다.

항상 켜져 있는 것은 통계적으로 보이지 않는다 — 없는 것과 구별이 안 된다

IL-10 은 수용체와도 0.65 — 둘 다 같은 면역세포가 만들기 때문입니다.

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# 다른 사슬들도 같은가
import ck

for 이름 in ["IL-6", "IL-2", "I형 IFN", "IL-10"]:
    t = ck.chain_check(이름)
    print(f"=== {이름} ===")
    print(t.to_string())
    print()

원인이 순간적이면 발현 자료에 안 남습니다. 흔적만 남아요.

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# I형 인터페론이 특이하다 - 왜 IFNB1 은 아무것과도 상관이 없나
import ck

e = ck.expr()
print("IFNB1 - 종양 10,071개에서")
v = e["IFNB1"]
print(f"  중앙값 {v.median():.3f}  평균 {v.mean():.3f}  최대 {v.max():.2f}")
print(f"  값이 0 에 가까운(<0.1) 종양 {100*(v<0.1).mean():.1f}%")
print()
print("거의 모든 종양에서 사실상 0 입니다.")
print("I형 인터페론은 **감염했을 때 잠깐** 나오는 것이라 정상 조직·종양에는 없어요.")
print()
print("그런데 그 하류는 어떤가")
for g in ["ISG15", "MX1", "OAS1", "STAT2", "IRF9", "USP18"]:
    print(f"  ISG15 - {g:<8}{ck.corr('ISG15', g):>7.3f}")
print()
print("하류끼리는 강하게 묶여 있습니다.")
print("**원인은 안 보이는데 결과는 보입니다** - 흔한 상황이에요.")

High school그러면 사슬을 어떻게 확인하나

방법	재는 것	한계
발현 상관	함께 켜지는가	인과 아님 · 항상 켜진 것은 못 봄
단백질 인산화 측정	실제 신호가 갔는가	시점을 잡아야 함
자극 실험	넣으면 켜지는가	배양 조건이 인위적
유전자 결손	없으면 안 되는가	중복성 (5강)
표적 유전자 시그니처	신호의 결과 를 봄	특이성 확보가 필요

마지막 줄이 실무적으로 유용하다

사슬의 중간을 재는 대신 사슬의 출력 을 재는 것이다. STAT1 이 켜지면 켜지는 유전자 수십 개를 묶어 점수를 낸다. 그 점수가 높으면 "신호가 실제로 갔다" 고 볼 수 있다.

중간 과정을 못 볼 때는 결과를 보고 역추적 한다. 실습에서 IFNG–STAT1 상관이 높게 나온 것도 사실 이 원리에 가깝다.

기전을 직접 못 재면 그 기전이 남기는 자국을 잰다

🤔 Check yourself

IFNG 와 그 수용체 IFNGR1 의 상관이 대조군과 비슷하게 낮은 이유는?

🤔 Check yourself

발현 상관이 재는 것은?

🤔 Check yourself

IFNB1 이 거의 모든 종양에서 0 인데 하류 ISG 들끼리는 강하게 묶여 있는 것이 뜻하는 바는?