16강 / 20강

호중구 — 가장 많은데 가장 안 보이는 세포

GSE268555 호중구 15,096개 · NET · 그리고 10x 의 한계

1강에서 본 대로, 이 종양 안에서 가장 많은 면역세포는 호중구입니다 — 15,096개, 40.2%. 그런데 면역항암 논문에서 호중구는 잘 다뤄지지 않습니다.

호중구가 하는 일

⚡

가장 먼저 온다

손상 몇 분 안에 도착합니다.
혈액에 가장 많은 백혈구

💣

과립을 터뜨린다

엘라스테이스 · 미엘로퍼옥시데이스
주변을 가리지 않고 부숩니다

🕸️

그물을 던진다 — NET

자기 DNA 를 밖으로 뿜어
세균을 가둡니다. 자기는 죽습니다

NET 이 종양에서 하는 일

NET(neutrophil extracellular trap) 은 원래 세균을 잡는 장치입니다. 그런데 종양에서는 다른 노릇을 합니다.

T세포를 물리적으로 막는다 — DNA 그물이 암세포 주위를 감싸 T세포가 닿지 못하게 합니다
전이를 돕는다 — 혈관을 도는 암세포가 그물에 걸려 새 자리에 자리 잡습니다
잠자던 암세포를 깨운다 — NET 의 효소가 기질을 잘라 휴면 세포를 다시 자라게 합니다

NET 을 푸는 효소가 Padi4(PAD4)입니다. PAD4 를 없앤 마우스에서 전이가 줄어든다는 보고가 여럿 있습니다.

고등학생가장 많은데 가장 안 보이는

이 자료에서 호중구가 15,096개 — 골수세포의 45% 다. 그런데 호중구 연구는 상대적으로 적다.

기술적인 이유가 있다

문제	내용
RNA 가 적음	다른 세포의 1/10 수준
RNase 가 많음	RNA 를 분해하는 효소를 많이 가짐
수명이 짧음	몇 시간~하루
해리·처리에 약함	쉽게 활성화되고 죽음

가장 흔한 세포가 가장 측정하기 어렵다 — 기술이 연구의 방향을 정한다

왼쪽 다섯 개(NET 부품)를 눈여겨보세요.

Python 브라우저에서 실행

# 호중구 세 무리가 무엇이 다른가
import mye

net = ["Elane", "Mpo", "Prtn3", "Padi4", "Camp"]
정체 = ["S100a8", "S100a9", "Retnlg", "Csf3r"]
저산소 = ["Hif1a", "Slc2a1", "Ldha", "Bnip3", "Vegfa"]

세포형 = mye.facts()["neut_set"]
print(mye.mean_by(net + 정체 + 저산소).loc[세포형].to_string())

고등학생10x 의 한계

10x Genomics 플랫폼은 품질 필터 를 적용한다. "유전자가 너무 적게 잡힌 세포는 버린다."

그런데 호중구는 원래 유전자가 적다

세포	세포당 검출 유전자 (대략)
T세포 · 대식세포	1,000~3,000
호중구	200~500

기본 필터를 그대로 쓰면 호중구가 통째로 걸러진다.

그래서 초기 단일세포 논문에는 호중구가 없었다

"종양에 호중구가 없다" 가 아니라 "우리 필터가 호중구를 버렸다" 였던 것이다.

이 자료처럼 호중구가 1만 5천 개 잡힌 것은 필터를 조정했다 는 뜻이다.

품질 필터가 특정 세포 종류를 체계적으로 지울 수 있다

이것이 호중구가 단일세포 논문에서 자주 빠지는 이유입니다 - QC 문턱에서 먼저 걸러집니다.

Python 브라우저에서 실행

# 호중구는 10x 로 읽기 어려운 세포다 - 깊이를 견준다
import mye

d = mye.cells()
print(f"{'세포형':<18}{'세포수':>9}{'UMI 중앙값':>12}{'유전자수 중앙값':>16}")
for ct in ["호중구", "호중구 (활성)", "호중구 (저산소)", "단핵구",
           "대식세포 (C1q+)", "수지상세포"]:
    t = d[d["세포형"] == ct]
    print(f"{ct:<18}{len(t):>9,}{t['UMI'].median():>12,.0f}{t['유전자수'].median():>16,.0f}")
print()
print("호중구는 RNA 자체가 적습니다. 같은 기계로 읽어도 절반쯤밖에 안 잡힙니다.")

고등학생NET — 그물을 던진다

호중구는 특이한 죽는 방식을 갖고 있다. 자기 DNA 를 밖으로 뿌린다.

NET 의 구성	내용
DNA 가닥	그물의 뼈대
히스톤	항균 작용
과립 효소	엘라스타제 · 미엘로퍼옥시다제

세균을 가둔다

끈적한 DNA 그물이 세균을 붙잡아 퍼지지 못하게 한다. 그리고 그물에 붙은 효소가 죽인다.

그런데 종양에서는 나쁘게 작용한다

NET 이 종양에서 하는 일
T세포가 암세포에 닿는 것을 물리적으로 막음
순환 암세포를 붙잡아 전이를 도움
혈전 형성 촉진

병원체를 가두는 그물이 면역세포도 막는다 — 같은 물리적 성질

Python 브라우저에서 실행

# 그래도 말할 수 있는 것 - 조건마다 호중구 비율이 크게 다르다
import mye

d = mye.cells()
neut = d["세포형"].isin(mye.facts()["neut_set"]).values
print(f"{'조건':<26}{'호중구':>9}{'골수세포':>10}{'비율':>9}")
for s in mye.ORDER:
    m = (d["표본"] == s).values
    print(f"{mye.COND[s]:<26}{(m & neut).sum():>9,}{m.sum():>10,}"
          f"{100*(m & neut).sum()/m.sum():>8.1f}%")
print()
print("병용에서 호중구 몫이 절반 아래로 떨어집니다.")

고등학생호중구도 두 얼굴이다

	항종양 (N1 유사)	친종양 (N2 유사)
ROS · 세포독성	높음	낮음
NET	—	많음
Arg1	낮음	높음 — T세포 억제
TGF-β 영향	낮음	높음

M1/M2 와 같은 문제가 반복된다

N1/N2 라는 이름도 같은 비판 을 받는다. 연속체이고, 조직에서 깔끔하게 안 나뉜다.

그래도 방향은 유용하다

호중구가 편이 없는 세포 라는 것, 그리고 환경이 편을 정한다 는 것. 이것이 1강의 주제와 같다.

골수계 세포는 종류를 불문하고 환경이 편을 정한다

🤔 확인 문제

Elane·Mpo 가 0 으로 나온 것을 어떻게 읽어야 하나?

🤔 확인 문제

호중구가 단일세포 논문에서 자주 빠지는 기술적 이유는?

🤔 확인 문제

NET 이 종양에서 T세포를 방해하는 방식은?