풍토병 된 말라리아, 왜 감염 면역력이 생기지 않을까

항체 형성 주도하는 보조 T세포, 클론 간 '교차 반응' 없어

국내엔 잘 알려지지 않았지만, 세계적으로 말라리아는 가장 위험한 전염병으로 꼽힌다.

아프리카, 동남아시아, 남아메리카, 중동 등에서 매년 60만 명 이상의 말라리아 사망자가 나온다.

말라리아는 모기에 물려 말라리아 원충이 감염되는 일종의 기생충병이다.

병원체인 말라리아 원충은 단세포 진핵생물로 세균이나 바이러스와 전혀 다르다.

말라리아 원충은 5종이 알려졌으나, 가장 위험한 건 ‘열대열 원충’, 약칭 Pf(Plasmodium falciparum)다.

국내엔 ‘삼일열 원충'(P. vivax) 한 종만 발견되는데 기본적인 치료제가 잘 들어 사망하는 경우는 드물다.

가장 환자가 많이 나오는 아프리카 동남부 같은 곳에서 말라리아는 거의 풍토병이 됐다.

그런데 말라리아 감염이 일상화된 이 지역 주민들도 새로운 변이 원충이 나타나면 다시 감염된다.

이른바 ‘교차 면역'(cross-immunity)이 거의 작동하지 않는다는 얘기다.

왜 이런 일이 벌어지는지를 독일 과학자들이 밝혀냈다.

‘면역 기억’에 관여하는 ‘보조 T세포’가 말라리아 원충에 대해선 폭넓게 면역 반응을 유도하지 못했다.

독일 암 연구 센터(DKFZ) 과학자들이 수행한 이 연구 결과는 지난 10일(현지 시간) 저널 ‘사이언스 면역학'(Science Immunology)에 논문으로 실렸다.

사멸한 Pf 종충(種蟲 ㆍsporozoite)으로 실험 백신을 만들어 투여하면 모기에 물렸을 때 이 종충이 감염하는 걸 억제하는 면역 반응이 생긴다.

DKFZ 연구팀은 말라리아 백신의 어떤 단백질 시퀀스(protein sequence)에 보조 T세포(helper T cell)가 반응하는지 밝혀내고자 했다.

백신은 CSP라는 단백질을 표적으로 삼게 디자인됐다.

말라리아 원충은 종충 단계에서 인간에게 감염된다. 이 종충의 표면에 나타나는 단백질 중 가장 많은 게 CSP다.

말라리아 백신을 개량하려면 면역 반응으로 어떤 방어 항체가 생기는지 먼저 알아야 한다.

그런데 항체는 여포성(follicular) 보조 T세포에 의존해 생성된다.

B세포가 형질세포(항체 생성 세포)나 기억 B세포로 변하려면 이 보조 T세포의 도움이 꼭 필요하다.

연구팀은 백신에 들어 있던 죽은 Pf 종충을 분리해 자원자에게 주입했다. 자원자는 말라리아에 걸린 적이 없는 유럽인 혈통으로 선별했다.

그런 다음 몸 안에 유도된 ‘Pf 식별’ 여포성 보조 T세포를 단세포 수준에서 분석했다.

여기서 놀랄 만한 결과가 나왔다.

보조 T세포의 수용체가 표적으로 삼는 건 주로 CSP 단백질의 아미노산 두 개(311번, 333번)였다.

또 서로 다른 T세포 클론(clone) 간에는 ‘교차 반응성'(cross-reactivity)이 전혀 나타나지 않았다.

논문의 교신저자인 헤다 바르데만 면역학 부교수는 “보조 T세포 수용체는 원래 백신에 존재했던 CSP의 항원결정기하고 정확히 결합했다”라면서 “어떤 경우엔 단 하나의 아미노산만 빗나가도 결합을 허용하지 않았다”라고 설명했다.

자연 상태로 존재하는 열대열 원충의 경우 CSP 단백질의 두 아미노산 영역에서 높은 수준의 ‘연쇄 다형성'(sequence polymorphism)이 생긴다는 걸 시사한다.

보조 T세포의 수용체가 말라리아 원충의 항원결정기와 결합할 때 보이는 이런 엄격성이 자연 감염에 따른 면역력 생성을 막는다고 연구팀은 지적했다.

말라리아 감염에 항상 노출돼 있는데도 아프리카 주민한테 면역력이 생기지 않고, 백신을 맞아도 효과가 오래가지 않는 이유가 여기에 있다는 것이다.

(544)

뉴스레터 구독신청
태그(Tag)

전체 댓글 (0)

과학백과사전