Lesson 6 of 20

수용체 — 부품을 나눠 쓴다

γc 사슬 하나에 여섯 사이토카인 · gp130 하나에 열 남짓

사이토카인 수용체는 대개 사슬 두세 가닥이 모여 만들어집니다. 그리고 그중 한 가닥은 여러 수용체가 나눠 씁니다.

공용 부품	유전자	나눠 쓰는 사이토카인
γc (공통 감마 사슬)	`IL2RG`	IL-2 · IL-4 · IL-7 · IL-9 · IL-15 · IL-21
gp130	`IL6ST`	IL-6 · IL-11 · LIF · OSM · IL-27 · IL-35 …
βc (공통 베타 사슬)	`CSF2RB`	GM-CSF · IL-3 · IL-5
IL-12p40	`IL12B`	사이토카인 쪽 공용 — IL-12 와 IL-23 이 나눠 쓴다

맨 아래 줄을 보세요. 사이토카인 자체도 부품을 나눠 씁니다. IL-12 는 p35+p40, IL-23 은 p19+p40. 같은 p40 입니다.

High school부품을 나눠 쓴다

사이토카인 수용체는 대개 두세 개의 사슬 이 모여 만들어진다. 그런데 그 사슬 중 하나를 여러 수용체가 공유 한다.

공유 사슬	함께 쓰는 사이토카인
γc (공통 감마 사슬)	IL-2 · IL-4 · IL-7 · IL-9 · IL-15 · IL-21 — 여섯
gp130	IL-6 · IL-11 · LIF · OSM 등 — 열 남짓
βc	IL-3 · IL-5 · GM-CSF
IL-12p40	IL-12 · IL-23 (사이토카인 쪽도 공유)

비유하면

레고 블록과 같다. 공통 블록 하나에 서로 다른 특수 블록을 끼워 여러 종류를 만든다. 부품 수를 늘리지 않고 종류를 늘리는 방법이다.

공유 부품 설계는 경제적이다 — 그리고 그 대가가 있다

공용 부품은 배선이고 전용 부품은 스위치입니다.

Python Runs in your browser

# 공용 부품이 정말 여기저기 있나 - 마우스 자료에서
import ck

print("공용 부품과 전용 부품을 견준다")
t = ck.by_type(["Il2rg", "Il6st", "Il2ra", "Il6ra", "Ifngr1"])
print(t.to_string())
print()
c = ck.cells()
print(f"{'유전자':<10}{'가진 세포 %':>12}  성격")
for g, 성격 in [("Il2rg", "공용 (감마c)"), ("Il6st", "공용 (gp130)"),
                ("Ifngr1", "IFN-감마 전용"), ("Il2ra", "IL-2 전용 (CD25)"),
                ("Il6ra", "IL-6 전용")]:
    print(f"{g:<10}{100*(c[g]>0).mean():>11.1f}%  {성격}")
print()
print("공용 부품은 거의 모든 세포에 있고, 전용 부품은 세포를 가립니다.")
print("**누가 들을 수 있는지는 전용 부품이 정합니다.**")

High school이 설계에서 따라오는 세 가지

결과	내용
경쟁	공유 사슬이 한정되어 있으면 서로 뺏는다
중복성	같은 사슬 → 비슷한 신호 → 5강의 중복성
연쇄 실패	공유 사슬 하나가 망가지면 여섯 개가 다 안 됨

첫 줄이 실제로 관찰된다

IL-2 가 많으면 γc 를 다 차지해서 IL-7 신호가 약해진다. 그래서 IL-2 를 대량 투여하면 T세포의 다른 사이토카인 반응이 흐트러진다. 16강의 IL-2 치료 이야기와 연결된다.

세 번째 줄이 극적이다

γc 유전자 하나가 망가지면 여섯 개의 사이토카인이 동시에 안 통한다. IL-7 이 없으면 T세포가 안 만들어지고, IL-15 가 없으면 NK세포가 안 만들어진다. 결과는 중증복합면역결핍증(X-SCID) — 면역이 거의 없는 상태다.

공유 부품의 효율성과 취약성은 같은 설계에서 나온다

High schoolγc 결손 — 유전자 치료가 처음 성공하고 처음 실패한 자리

X-SCID 는 유전자 하나(IL2RG)의 문제다. 그러니 그 유전자를 넣어 주면 낫지 않을까?

2000년, 첫 성공

프랑스 연구진이 X-SCID 아이들의 골수세포에 레트로바이러스로 정상 IL2RG 를 넣어 되돌렸다. 아이들의 면역이 회복되었다. 유전자 치료의 첫 명확한 성공 이었다.

그리고 몇 년 뒤

치료받은 아이들 중 여럿에게 백혈병 이 생겼다. 바이러스 벡터가 하필 LMO2 같은 성장 조절 유전자 근처에 끼어들어 그 유전자를 켜 버린 것이다.

얻은 것	잃은 것
유전자 치료가 원리적으로 된다는 증명	삽입 위치를 통제 못 한다는 발견

이 사건 이후 벡터가 크게 개선되었다(자기 불활성화 벡터, 렌티바이러스). 실패가 다음 세대 기술을 만든 사례다.

기술의 한계는 대개 그 기술이 성공한 뒤에야 정확히 보인다

CD25 하나가 Treg 의 무기이자 IL-2 치료의 벽입니다.

Python Runs in your browser

# CD25(Il2ra)가 있는 세포는 누구인가 - 이 하나가 면역학에서 특별하다
import ck

print("Il2ra (CD25) - 세포형마다 가진 비율")
print(ck.who("Il2ra").head(8).to_string())
print()
print("조절 T세포에서 유난히 높습니다.")
print("Treg 는 CD25 를 많이 달아 **IL-2 를 빨아들입니다** -")
print("다른 T세포가 쓸 IL-2 를 빼앗는 것이 Treg 의 억제 방법 가운데 하나예요.")
print()
print("그리고 16강에서 볼 IL-2 치료의 어려움이 바로 이것입니다.")

γc 결손 — 유전자 치료가 처음 성공하고 처음 실패한 자리

X-SCID 는 IL2RG 하나가 고장 난 병입니다. 아기는 면역이 거의 없어 무균실에서만 살 수 있습니다.

1999년, 이 병에 유전자 치료가 시도됐습니다. 환자의 골수 세포를 꺼내 바이러스로 정상 IL2RG 를 넣고 되돌려 주는 방식이요. 성공했습니다. 아이들이 무균실에서 나왔어요.

그런데 몇 년 뒤 여러 명에게 백혈병이 생겼습니다. 바이러스가 유전자를 넣은 자리가 하필 암 유전자 근처 였던 겁니다.

지금의 유전자 치료는 그때의 실패에서 배운 것들 위에 서 있습니다 — 안전한 벡터, 삽입 자리 확인, 장기 추적. 공용 사슬 하나가 그 역사의 출발점이었습니다.

High school수용체가 있어야 듣는다

1강에서 말한 것 — 사이토카인은 관계 다. 그러니 자료를 볼 때 수용체를 함께 봐야 한다.

보는 것	알 수 있는 것
사이토카인 발현만	누가 말하나
수용체 발현만	누가 들을 준비가 되었나
둘 다	어떤 통신이 가능한가

그런데 '가능하다' 와 '일어난다' 는 또 다르다

수용체가 있어도 실제로 반응하지 않을 수 있다.

방해	내용
SOCS 가 이미 켜져 있음	9강 — 브레이크가 걸림
거리가 멂	2강 — 신호가 안 닿음
미끼 수용체	붙잡기만 하고 신호는 안 보냄 (IL-1R2 등)
가용성 수용체	떠다니며 사이토카인을 가로챔

19강에서 이 이야기를 다시 한다 — 수용체가 있다 ≠ 반응한다.

통신의 세 조건 — 말하는 자, 듣는 귀, 그리고 닿는 거리

🤔 Check yourself

γc(IL2RG) 하나의 고장이 중증복합면역결핍을 일으키는 이유는?

🤔 Check yourself

우스테키누맙이 IL-12 와 IL-23 을 함께 막는 이유는?