교차반응

개요

단일 항체(antibody)가 구조적으로 유사한 여러 항원결정기(epitope)를 인식하는 능력은 잠재적으로 위협이 되는 병원체(pathogen; 병원균)로부터 숙주가 효율적으로 방어할 수 있도록 만드는 중요한 면역 방어 전략입니다. 하지만, 교차반응(cross-reactivity)은 비슷한 알러젠(allergen; 알레르겐)에 대한 알레르기(allergy; 알러지) 증상을 유발합니다. 암 등 다양한 질병의 치료 양식으로 항체가 활발하게 개발되고 있기 때문에 교차반응의 원리를 이해하는 것이 점점 더 중요해지고 있습니다.

구조적으로 유사한 항원결정기는 다양한 항원에서 발견될 수 있습니다

항체는 병원체나 다른 외래 요소의 표면에 있는 특정 구조에 결합해 면역 반응을 일으킬 수 있습니다. 정의에 따르면, 항체에 결합하고 면역 반응을 유도하는 모든 것을 항원(antigen)이라고 합니다. 항원은 종종 바이러스, 박테리아, 곰팡이, 그리고 원생동물(protozoan) 침입자들의 표면에 있는 단백질로 존재합니다. 항체가 인식하는 특정한 아미노산의 배열을 항원결정기라고 합니다. 대부분의 항원결정기는 5-6개의 아미노산밖에 되지 않습니다. 따라서 단일 항원은 여러 개의 뚜렷한 항원결정기를 제시할 수 있습니다. 교차반응은 두 개의 뚜렷한 항원결정기가 구조적으로 유사할 때 발생하며, 따라서 동일한 항체에 의해 인식됩니다.

교차반응은 연관 병원체에 대한 면역력을 촉진합니다

항체 교차반응의 큰 장점은 서로 연관된 병원체에 대한 교차방어적 면역(cross-protective immunity)을 제공한다는 것입니다. 순환 항체가 이전에 접한 바이러스나 박테리아 병원체를 인식하면 빠른 면역반응을 일으켜 병원체를 파괴 표적으로 삼습니다. 이 과정을 면역 기억(immunological memory)이라고 부릅니다. 교차 반응은 동일한 항체가 밀접하게 관련되어 있지만, 이전에는 반입되지 않았던 항원을 인식하고 이에 대해 유사하게 강력한 면역 반응을 하도록 유발합니다. 이런 식으로, 덜 특이한(specific) 항체는 병원체의 항원적 차이에도 불구하고 광범위한 스펙트럼을 가진 면역력을 제공합니다.

교차반응은 알러젠의 수를 증가시킬 수 있습니다

알레르기는 항체가 양성 공급원(benign source; 예: 음식, 식물, 동물)의 항원을 병원체가 침입한 것으로 인식하고 그것에 대해 부적절한 면역 반응을 일으킬 때 발생합니다. 알레르기의 경우, 항원을 알러젠이라고 불립니다. 불행히도 항체 교차반응은 알레르기가 있는 사람이 반응하는 알러젠의 수를 증가시킬 수 있습니다. 초기 알레르기 반응이 특정 알러젠(예: 호두)에 대해 유도되었다면, 교차 반응은 면역 체계가 구조적으로 유사한 추가 알레르기 유발 물질(예: 피칸)에 대해 반응하도록 합니다. 알러젠은 새우나 바닷가재와 같이 성질이 비슷하거나 바나나와 라텍스같이 관련이 없을 수도 있습니다. 그러나 이 알러젠 모두 구조적으로 유사한 항원결정기를 제시하므로 동일한 항체에 의해 매개되는 면역 반응을 유도합니다.

교차반응 항체를 가진 백신은 에볼라의 여러 가지 치명적인 형태를 억제할 수 있습니다

에볼라(Ebola)는 종종 에볼라 바이러스에 의해 야기되는 치명적인 질병입니다. 에볼라 6종 중 4종은 사람에게 병원성(pathogenic)입니다. 이 바이러스는 체액을 통한 전파에 의해 쉽게 퍼지고 국소적인 발병을 일으킵니다. 최근 몇 년 동안 연구자들은 에볼라 바이러스의 자이르 균주(Zaire strain)에 대한 백신을 개발했습니다. 이 백신은 2018년 콩고 민주 공화국에서 발생한 급성 에볼라 발병에서 보건 근로자들을 성공적으로 보호했습니다. 이 백신은 안전성을 입증하기 위해 추가 검증을 받아야 하지만 에볼라 바이러스 자이르 균주가 질병을 일으키는 것을 막을 수 있는 유망한 후보입니다.

한편, 연구자들은 에볼라 바이러스에 대한 광범위한 면역력을 부여하는 항체를 계속해서 찾아내고 있습니다. 이를 위해 과학자들은 에볼라 발병 생존자들로부터 항체를 표본으로 추출하고 특징지었습니다. 이를 통해 에볼라 바이러스의 여러 종에 대해 교차반응하는 두 개의 항체를 발견했고, 이 발견은 에볼라 바이러스에 대한 광범위한 백신 개발로 이어질 수 있습니다.