Lesson 5 of 20

대식세포가 된다는 것 — 무엇이 바뀌나

단핵구 → 대식세포 분화 · GSE268555

단핵구가 조직으로 들어가면 며칠 안에 완전히 다른 세포가 됩니다. 이 변화는 되돌릴 수 없습니다.

	혈액 단핵구	조직 대식세포
크기	지름 15 µm 남짓	두세 배로 커진다
리소좀	적다	많아진다 — `Cd68` `Ctss`
먹는 능력	보통	크게 늘어난다
표지	`Ly6c2` `Sell` `Ccr2`	`Adgre1`(F4/80) `Csf1r` `Fcgr1` `C1qa`
수명	하루 남짓	몇 주에서 몇 달

무엇이 이 변화를 시킬까요. 가장 큰 것은 M-CSF 라는 성장인자이고, 그것을 받는 수용체가 Csf1r 입니다. 종양은 M-CSF 를 많이 뿜습니다 — 대식세포를 스스로 불러 기르는 셈입니다.

High school단핵구가 대식세포가 될 때

단핵구가 조직에 들어가면 대식세포로 분화 한다. 무엇이 바뀌나?

바뀌는 것	내용
크기	커짐
식균 능력	크게 상승
리소좀	많아짐
수명	하루 → 몇 주~몇 달
표지	Ly6c 내려가고 Adgre1(F4/80) 올라감

중요한 것은 되돌릴 수 없다는 점

대식세포가 된 세포는 다시 단핵구로 돌아가지 않는다. 분화는 일방향이다.

분화는 되돌릴 수 없고, 그래서 언제 분화하느냐가 중요해진다

Python Runs in your browser

# 분화하면 켜지는 것과 꺼지는 것
import mye

꺼짐 = ["Ly6c2", "Sell", "Ccr2"]
켜짐 = ["Adgre1", "Csf1r", "Fcgr1", "C1qa", "Cd68", "Ctss"]

세포형 = ["단핵구", "대식세포 (Arg1+)", "대식세포 (C1q+)", "대식세포 (M2형)"]
d = mye.mean_by(꺼짐 + 켜짐).loc[세포형]
print(d.to_string())
print()
print("왼쪽 셋이 내려가고 오른쪽 여섯이 올라가는 것이 보입니다.")

High school환경이 분화의 방향을 정한다

같은 단핵구가 어느 조직에 들어가느냐 에 따라 다른 세포가 된다.

조직	되는 세포	정하는 신호
폐 폐포	폐포대식세포	GM-CSF · TGF-β
간	쿠퍼세포 유사	Notch · LXR
복강	복강 대식세포	레티노산
종양	TAM	종양 미세환경 (14강)

후성유전이 새겨진다

환경 신호가 전사인자를 켜고, 그 전사인자가 크로마틴을 열어 조직 특이 프로그램을 고정한다.

한 번 새겨지면 다른 조직에 옮겨도 잘 안 바뀐다. 어릴 때 배운 것이 오래 남는 것과 비슷하다.

세포의 정체성은 유전자가 아니라 환경이 유전자에 새긴 표시로 만들어진다

점수는 그저 '켜짐 평균 빼기 꺼짐 평균' 입니다. 복잡한 방법이 아닙니다.

Python Runs in your browser

# 한 눈에 - 분화 점수 하나로 줄여 본다
import mye

d = mye.mono()
단핵 = mye.score(["Ly6c2", "Sell", "Ccr2"], d)
대식 = mye.score(["Adgre1", "Csf1r", "Fcgr1", "C1qa", "Cd68"], d)
점수 = 대식 - 단핵

print(f"{'세포형':<18}{'분화 점수':>10}{'세포수':>9}")
for ct in ["단핵구", "인터페론 반응", "대식세포 (Arg1+)", "대식세포 (M2형)", "대식세포 (C1q+)"]:
    m = (d["세포형"] == ct).values
    print(f"{ct:<18}{점수[m].mean():>10.3f}{m.sum():>9,}")
print()
print("C1q+ 대식세포가 가장 멀리 간 세포입니다.")

High school종양 환경이 새기는 것

종양 환경의 신호	새겨지는 성질
IL-10 · TGF-β	면역 억제
저산소 (HIF)	혈관 생성 · 대사 변화
젖산 · 산성	억제형 프로그램
죽은 세포 (11강)	항염 프로그램
지질 · 콜레스테롤	Trem2⁺ TAM (14강)

공통 방향

대부분의 신호가 억제 쪽 으로 민다. 종양은 대식세포를 자기 편으로 만드는 환경 을 조성한다.

그래서 치료가 어렵다

대식세포를 M1 쪽으로 밀어도 환경이 그대로면 금방 되돌아간다.

세포를 바꾸는 것과 환경을 바꾸는 것이 둘 다 필요하다.

환경이 만든 상태는 환경을 바꾸지 않으면 되돌아간다

High school분화 궤적을 자료에서 보기

단일세포 자료로 분화 과정 을 볼 수 있다는 주장이 있다.

방법	발상	한계
의사시간 (pseudotime)	발현이 비슷한 세포를 이어 순서를 매김	순서가 시간이라는 보장 없음
RNA 속도	미성숙/성숙 RNA 비율로 방향 추정	가정이 많음
계보 추적	실제로 표지해서 따라감	별도 실험 필요

첫 줄의 한계를 알아야 한다

의사시간은 발현 공간에서의 연속성 을 시간으로 해석한 것이다. 그런데 다른 이유로 연속적 일 수도 있다 — 예를 들어 활성화 정도의 연속체.

"A 에서 B 로 분화한다" 가 아니라 "A 와 B 사이에 중간 상태가 있다" 까지만 말할 수 있다.

한 시점의 자료에서 시간을 읽으려면 강한 가정이 필요하다

🤔 Check yourself

종양이 M-CSF 를 뿜는 것이 종양에게 이로운 이유로 가장 알맞은 것은?

Answer 대식세포는 편이 정해져 있지 않습니다. 종양은 M-CSF 로 불러 기른 뒤 혈관을 놓고 조직을 리모델링하는 쪽으로 씁니다. Csf1r 억제제가 임상에서 시도된 이유입니다.

🤔 Check yourself

우리 자료에서 'C1q+ 대식세포' 가 분화 점수가 가장 높았습니다. 이 관찰의 한계는?

🤔 Check yourself

단핵구가 대식세포가 되는 변화의 특징은?