Lesson 1 of 20

나와 남 — 면역이 푸는 단 하나의 문제

논문의 첫 문장을 읽기 위해 · 왜 암이 면역의 문제인가

면역학 교과서는 두껍습니다. 세포 이름이 수십 개, 분자 이름이 수백 개예요. 그런데 그 전부가 물음 하나에 매달려 있습니다.

이건 나인가, 남인가

남이면 없앱니다. 나면 건드리지 않습니다. 간단해 보이지만, 이 판단을 잘못하면 두 가지 재앙이 옵니다.

남을 나로 잘못 보면

감염이 퍼집니다. 암세포도 그냥 자랍니다.

나를 남으로 잘못 보면

자기 몸을 공격합니다 — 자가면역질환이에요.

그래서 면역계는 지나치게 조심스럽게 설계되어 있습니다. 공격하기 전에 확인을 여러 번 하고, 확인이 끝난 뒤에도 브레이크를 여러 개 답니다.
이 조심성이 암 치료의 걸림돌이 됩니다. 20강 동안 볼 이야기의 뼈대예요.

High school면역학 교과서가 두꺼운데 물음은 하나뿐입니다

면역학은 외울 것이 많기로 악명 높습니다. 세포 이름이 수십 개, 분자 이름이 수백 개예요. 그런데 그 전부가 물음 하나에 매달려 있습니다.

이건 나인가, 남인가

남이면 없앤다. 나면 건드리지 않는다. 규칙은 이게 전부입니다. 나머지 수백 개의 이름은 이 판단을 어떻게 하느냐에 관한 세부사항이에요.

판단을 틀리면 어느 쪽이든 재앙입니다

실수	무슨 일이	병 이름
남을 나로 잘못 봄	침입자를 그냥 둔다	감염이 퍼진다 · 암이 자란다
나를 남으로 잘못 봄	자기 몸을 공격한다	자가면역질환 (류마티스 · 1형 당뇨 등)

비유 — 화재경보기 감도

집에 화재경보기를 답니다. 감도를 어디에 맞출까요?

아주 민감하게 — 진짜 불은 절대 안 놓칩니다. 대신 라면 끓일 때마다 울립니다.
둔하게 — 평소엔 조용합니다. 대신 진짜 불이 나도 늦게 울립니다.

'딱 좋은' 감도는 없어요. 어느 쪽 실수를 감수할지 고르는 것뿐입니다. 면역계도 똑같은 선택 앞에 있고, 그 선택이 이 20강 전체의 배경입니다.

면역계는 지나치게 조심스러운 쪽으로 맞춰져 있다

왜 그럴까요? 진화의 시간 대부분에서 자가면역이 암보다 급한 위협이었기 때문입니다. 암은 대개 나이 들어 생기는데, 자가면역은 젊어서도 사람을 죽입니다. 그러니 "의심스러우면 참는" 쪽이 살아남았어요.

그 조심성이 지금 암 치료의 걸림돌이 됩니다. 우리는 진화가 대비하지 않은 문제를 풀려는 셈이에요.

우리가 20강 동안 따라갈 논문

이 사이트의 생물정보학 강의들은 모두 같은 논문 한 편을 다룹니다.

Gong J-R, Lee J, Han Y, Cho K-H.
DDX54 downregulation enhances anti-PD1 therapy in immune-desert lung tumors
with high tumor mutational burden.  PNAS 122(14):e2412310122 (2025).

제목 한 줄에 이 강의에서 배울 말이 넷 들어 있습니다.

말	뜻	몇 강
anti-PD1	면역세포의 브레이크를 푸는 약	8 · 15강
immune-desert	면역세포가 안 보이는 종양	7강
tumor mutational burden	돌연변이가 얼마나 쌓였나	5강
DDX54	그 상태를 만드는 유전자 — 이 논문의 결론	17 · 19강

지금은 하나도 몰라도 됩니다. 20강 뒤에는 이 제목을 읽고 무슨 실험을 왜 했는지 말할 수 있게 됩니다.

High school이 20강이 따라갈 논문 — 지금 몰라도 됩니다

갑자기 영어 논문 제목이 나와서 당황했을 수 있습니다. 겁먹지 마세요. 지금은 한 글자도 몰라도 됩니다. 20강 뒤에 다시 보면 읽힙니다.

다만 제목이 이 강의의 목차 역할을 하니, 낱말 넷만 눈에 익혀 둡시다.

낱말	고등학생 말로	몇 강
anti-PD1	면역세포에 걸린 브레이크를 푸는 약	8 · 15강
immune-desert	종양 안에 면역세포가 안 보이는 상태. '면역 사막'	7강
tumor mutational burden	그 암에 돌연변이가 얼마나 쌓였나	5강
DDX54	사막을 만드는 범인 유전자 — 논문의 결론	17 · 19강

제목을 한국어 문장으로 풀면

"돌연변이는 많은데 면역세포가 안 들어온 폐암에서,
DDX54 를 낮추면 면역치료가 잘 듣더라"

왜 논문 하나를 20강 내내 붙잡나

교과서처럼 개념만 늘어놓으면 왜 배우는지를 모른 채 외우게 됩니다. 논문 한 편을 목표로 두면 모든 강이 그 논문을 읽기 위한 준비가 돼요.

실제 연구자도 이렇게 공부합니다. 교과서를 처음부터 읽는 게 아니라, 읽어야 할 논문을 놓고 모르는 것을 거꾸로 채웁니다. 그 방식을 그대로 옮겨 온 강의입니다.

면역계가 문턱을 어디에 두었는지가 이 논문 전체의 배경입니다.

Python Runs in your browser

# 면역계의 판단을 아주 단순한 규칙으로 흉내 내 봅니다
# 세포마다 '남처럼 보이는 표지' 개수가 있고, 문턱을 넘으면 공격합니다
import numpy as np

rng = np.random.default_rng(1)
정상세포 = rng.poisson(0.4, 10000)     # 정상 세포에도 가끔 이상한 것이 보인다
암세포   = rng.poisson(3.0, 10000)     # 암세포는 평균 3개

for 문턱 in [1, 2, 3, 5, 8]:
    잡음   = (암세포   >= 문턱).mean()    # 암세포를 공격 (좋다)
    오폭   = (정상세포 >= 문턱).mean()    # 정상을 공격 (나쁘다)
    print(f"문턱 {문턱}개 이상 -> 암세포 {잡음*100:5.1f}% 잡음, "
          f"정상세포 {오폭*100:5.2f}% 오폭")
print()
print("문턱을 낮추면 암을 잘 잡지만 자가면역이 생깁니다.")
print("문턱을 높이면 안전하지만 암을 놓칩니다. 공짜 점심은 없습니다.")

High school공짜 점심은 없다 — 코드가 보여 주는 것

위 코드는 면역계의 판단을 아주 단순한 규칙으로 흉내 냅니다. 세포마다 '남처럼 보이는 표지' 개수를 세고, 문턱을 넘으면 공격해요.

문턱이 뭔가요

"표지가 몇 개 이상이면 공격한다" 의 그 숫자입니다. 화재경보기의 감도 손잡이라고 보면 됩니다.

문턱	암세포를	정상세포를
낮게 (1~2)	잘 잡는다 ✔	많이 오폭한다 ✘
높게 (4~5)	많이 놓친다 ✘	거의 안 건드린다 ✔

한쪽을 좋게 하면 반드시 다른 쪽이 나빠진다

이것을 맞바꿈(trade-off) 이라고 합니다. "공짜 점심은 없다" 는 말이 그 뜻이에요 — 어느 하나를 공짜로 얻는 방법은 없고, 늘 무언가를 내줘야 합니다.

이게 왜 중요한가 — 실제 약에서 그대로 벌어집니다

면역항암제(15강)가 하는 일이 문턱을 인위적으로 낮추는 것입니다. 그러면 위 표대로 됩니다 —

암을 잘 잡는다 → 효과가 있으면 극적입니다. 다른 치료가 다 실패한 환자가 낫기도 해요.
정상세포를 오폭한다 → 부작용으로 자가면역이 옵니다. 피부·장·갑상샘·간에 염증이 생깁니다.

위 코드 몇 줄로 계산한 맞바꿈이 병원에서 그대로 되풀이됩니다. 단순한 모형이라고 우습게 볼 게 아니에요 — 좋은 모형은 이렇게 현실의 모양을 맞힙니다.

High school여기까지 — 그리고 암이 왜 특별히 어려운가

1강에서 붙잡을 것은 셋입니다.

물음은 하나 — 나인가 남인가
답에는 대가가 있다 — 문턱을 어디 두든 한쪽 실수가 늘어난다
면역계는 조심스러운 쪽에 서 있다 — 자가면역이 더 급했으니까

암이 왜 '가장 애매한 남' 인가

위 note 를 조금 더 풀어 봅시다.

	바이러스	암세포
정체	확실한 남	원래 내 세포였다
왜	우리 유전체에 없는 단백질을 만든다	돌연변이로 글자 몇 개만 바뀌었다
알아보기	쉽다	아주 어렵다

비유 — 위조지폐

완전히 다른 종이로 만든 가짜 돈은 누구나 알아봅니다. 그런데 진짜 지폐에서 숫자 하나만 고친 가짜라면요?

눈으로는 거의 구별이 안 됩니다. 게다가 은행원이 "확실하지 않으면 그냥 받아라" 라고 교육받았다면 — 대부분 그냥 통과합니다.

암세포 = 진짜 지폐에서 글자 하나 바뀐 위조지폐

단백질 3만 종 가운데 몇 개가 아미노산 하나씩 바뀐 정도예요. 너무 비슷해서 못 알아보거나, 알아봐도 "확실하지 않으니 참자" 로 끝납니다.

이 논문이 파고드는 자리가 정확히 여기입니다 — 알아볼 만큼은 달라졌는데도 공격이 안 일어나는 종양. "알아볼 만큼 달라졌다" 를 숫자로 재는 것이 5강의 TMB 이고, "그런데도 공격이 없다" 를 그림으로 보는 것이 7강의 면역 사막 입니다.

🤔 Check yourself

면역계가 암세포를 잡기 어려운 근본 이유는?

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면역 반응의 문턱을 낮추면 생기는 대가는?

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이 논문의 제목에 들어 있는 immune-desert 가 뜻하는 것은?